具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式,借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题,并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征,在不相冲突的前提下可以相互结合,所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。
实施例一
本实施例提供一种低空数字资源和数字基础设施的监测管控处置系统,图1为本申请实施例提供的一种低空数字资源和数字基础设施的监测管控处置系统的结构示意图,如图1所示,本实施例所公开的系统100包括:三维电子空间子系统101、基于窄带通信的信标收发子系统102、营运用户管理子系统103、虚拟时空服务器104、应急处置子系统105以及运控终端106。具体的:
三维电子空间子系统101,与虚拟时空服务器104通信连接,用于根据虚拟时空服务器104发送的虚拟空间的数据渲染三维场景,并在所述三维场景中展示无人机的当前飞行状态信息、应急处置无人机信息和应急处置无人机的巡查信息中的一项或多项。
作为一个示例,三维电子空间子系统101负责将数据层的数据渲染为三维场景,同时也可承担部分空间分析的功能。
可选的,三维电子空间子系统101可独立运行,是一种可定期进行更新的三维电子空间系统,其连接基础三维电子地图服务,并可根据在卫星每次重访时获取的影像上人工解译标定的实时动态变化来更新空间状态,也可接收局部无人机遥感的细化地图。
下面请参考图2,图2为本申请实施例提供的一种三维电子空间子系统的结构示意图:
对于三维数据和数字高程模型,使用三维渲染平台直接渲染;对于二维矢量数据,则使用GIS服务器发布为WFS(Web要素服务Web Feature Service,简称WFS)、WMS(web地图服务web map service,简称WMS)服务,利用WFS服务可以输出GeoJSON这一通用格式的特点,将WFS服务返回的GeoJSON结果输入到三维渲染平台渲染;对于遥感影像等栅格数据,则发布为WMS服务,加载到三维渲染平台中。
低空数字资源和数字基础设施的监测管控处置系统的空间分析可包括两部分:前端空间分析和后端空间分析。前端空间分析使用三维电子空间子系统的空间分析库,后端空间分析则在三维时空分析引擎完成分析后将结果返回三维电子空间子系统。具体的分析需求属于前端还是后端,依赖于库的功能支持和系统资源耗费情况。
为了确保系统数据的现势性,基础数据库需要随时更新。其中,遥感影像数据将通过汇集卫星、无人机等各平台、各载荷的影像数据实现日常更新;二维矢量数据、数字高程模型和三维模型数据将定期或不定期复核更新。由于要应对飞行器故障等紧急状况,该系统还应实现自动处理低空侦察无人机(用于实时侦察和回传紧急状况发生地现场情况)拍摄的细化影像,并在最短时间内将细化影像叠加到既有WMS服务的影像上渲染,以反映紧急状况在当地的最新情况。
基于窄带通信的信标收发子系统102,与无人机和虚拟时空服务器104通信连接,用于无人机与虚拟时空服务器104间的通信。
该基于窄带通信的信标收发子系统102由双向无线收发器和地面基站组成,主要包括飞行器标识和信息收发功能。飞行设备上搭载该信标设备,与地面基站实时通信,上报自己的ID和实时位置信息,同时也可从虚拟时空服务器104接收紧急处置指令,处理或显示危险避障和返航、降落等临时处置指令。
针对窄带,可以理解的是:包括已开放的433MHz,840MHz,915MHz,1.4GHz等频段或300MHz-1.5Ghz之间的其他批准本系统可用专用频段,此类频段拥有较好的远距离传输特性,性能满足多架无人机在同一空域所需的每架0.5K至10K bps的双向数据带宽需求。
作为一个示例,基于窄带通信的信标收发子系统102具体可为基于窄带远距离无线电通信信标收发系统,其具备以下特征:免维护,无需有线施工,具备自供电持续运行特点。
信标收发系统由信标基站和机载信标组成,其基本原理是使用远距离窄带通信无线电台或星链链路,建立实时的多信标终端设备对服务器的双向通信。针对传输信息量少,需要一定的实时性,需要较高的覆盖能力的通信特点,本系统使用窄带远距离多点对多点无线通信设备来实现,同时也可采用星链设备进行通信辅助和应急使用,以作为辅助。此类设备传输距离远,可以减少基站部署,并能够轻易覆盖森林、湖区、沙漠、田野等人烟稀少的地区,同时对高空的覆盖能力远超过任何基于手机网络的通信形式;同时此类通信设备由于功耗极低,日常持续功耗为瓦级,无论对于载机,还是对于建立自给自足的太阳能设备,都可以降低系统消耗,避免远距离有线铺设。
信标基站是架设在地面的信息收发器,一般离地面5至10米,架设在空旷地区或山顶等高处,对架设条件要求较低。一般情况下,高度越高,周围越空旷,越有利于地面设备的通信,对高空设备影响较小。其通信距离一般在10至30千米之间,对高度的覆盖也能够达到这个距离,很少的设备即可满足地面、水面和空中终端设备的通信需求。同时信标基站可以使用太阳能储能系统进行持续供电,白天发电储能,夜晚使用储能;另外,通信方面可使用信标基站之间的相互中转或通过星链中转来连接虚拟时空服务器104,这样可以完全取消地面电缆架设,使其完全处于自行工作的状态,便于维护和更换。
下面请参考图3,图3为一种信标基站系统的结构框图:
机载信标是系统强制安装在无人设备上的信标信息收发设备,该设备与无人设备的连接只有电源和一路串口。该设备采用一体化设计,包含卫星定位天线、信标信息收发天线、卫星定位模块、窄带通信模块、主控制器、锂电池等功能。在无人设备运行期间,该设备上电,自动进行通信设备ID匹配之后,按一定周期发送定位信息、ID、无人机设备的串口信息(经纬高、速度、航姿等)、故障信息等信息到信标基站,进而转发到服务器中。同时,服务器的故障处理指令,飞行允许指令等指令信息通过信标基站发送到机载信标,进而通过串口发送到无人设备,以便在紧急情况下强制飞行器响应。该串口通信协议由系统规定,强制下发并要求所有系统内使用的无人设备兼容和使用。
需要说明的是,图3中的星链设备指的是与星链相关的此类设备,并非特指国外的同类产品。
下面请参考图4,图4为一种机载信标系统的结构框图:
需要说明的是,机载信标系统需要有一定防护能力以及断电后自运行能力,以便能够安装在飞机合适位置,即使在震动、光照和水雾结冰环境下也可保证长时间的稳定运行。
作为一个示例,信标收发系统的信息流程可参考图5,图5为本申请实施例提供的一种信标收发系统的信息流程图。
营运用户管理子系统103,与虚拟时空服务器104通信连接,用于上报无人机的企业信息、个体信息和飞行规划信息,以使虚拟时空服务器104完成对所述企业信息、所述个体信息和所述飞行规划信息的审批。
在一些实施例中,所述营运用户管理子系统103包括:
入网信息管理模块,用于无人机个体信息的采集和上报;
飞行规划管理模块,用于无人机飞行规划的制定和/或上报。
作为一个示例,在该营运用户管理子系统103中实现“单位—飞行器与飞手”两级模式下的用户入网信息管理,并在此基础上提供飞行规划管理功能。
下面请参考图6,图6为本申请实施例提供的一种用户入网信息的流程图:
入网信息管理:飞行器所属者先通过本系统录入所属单位信息,待审批通过后方可登录,审批条件包括具备运营的无人设备来源核查、飞手驾照核查、运维基础条件核查等项目,审批过程可以在线上或现场进行。审批通过后,飞行器所属者以单位身份登录,再将飞手信息(比如,驾照资质,人脸识别记录,运营历史等)等信息,飞行器信息(机型,来源,合格证,质检,配装信标ID等)录入到单位之下,形成两层结构。在注册过程中,应提供飞行器信标、飞手的绑定信息(可以多对多,但每个无人设备必须有一个直接责任人,用于事故处理时自动建立联系群组),便于在注册完成后系统识别飞行器。运控终端106可以核对入网信息的有效性,同意符合要求的注册请求,拒绝不合要求的注册请求,并删除已注销的单位及无人机信息。
下面请参考图7和图8,其中,图7为本申请实施例提供的一种使用第三方飞行规划软件制定飞行规划的流程图,图8为本申请实施例提供的一种使用系统附带规划软件制定飞行规划的流程图:
飞行规划管理:由飞行规划软件将飞行路径设计好后,可以使用第三方软件按协议转换后上传服务器;也可使用本系统自带规划软件在线上规划,规划完成并自动上传后再下载到本地计算机,然后部署到飞行器。上传时需要进行人脸识别或指纹等生物识别,记录上传人信息。飞行路径经由飞行规划管理接口输入数据库,并由空间安全检测模块判断是否安全(包括航线冲突、正反围栏冲突、时基危险空间等)。若不安全,则拒绝用户的飞行规划,将危险状况返回用户管理系统终端,以便用户参考修改;若安全,则接受用户的飞行规划,并准备由空域管理部门审批。审批通过后,该规划路线将作为实际飞行时的基准路线,用于偏航判断、故障预警和事故处置。
虚拟时空服务器104,用于根据卫星和/或无人机采集的遥感影像数据生成或更新虚拟空间,并根据所述虚拟空间的数据对所述飞行规划信息持续进行风险预测;接收无人机的当前飞行状态信息并根据所述当前飞行状态信息和/或无人机的飞行规划信息确定是否为异常无人机,在存在异常无人机的情况下根据异常无人机创建事故信息组和故障处理流程并发出预警消息,以及在三维电子空间子系统101中发布异常无人机的信息和应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息;以及处理运营中的无人机的当前经纬高位置数据并反查关于无人机、事件、区域的历史运行状态数据。
作为维护、负责人或者政府大厅人员,通过三维电子空间子系统101可以实时查看区域内全部无人设备的运行情况,并同时以不同颜色显示它们已经走完的轨迹和即将运行的轨迹。当选择其中一个无人设备,即可查询该设备及其责任人、运营实体等信息。可以用列表方式显示设备的多个历史运营轨迹、故障任务执行状况等信息,并以不同颜色和/或符号叠加显示在三维电子空间子系统101上;可以查询和显示责任人的相关注册信息、资质信息、运营历史记录、运营状态、关键事件等信息;查询公司或单位等运营实体,可以显示其基本信息、资质、无人设备拥有情况、历史运营情况等信息,并可查询、过滤及显示旗下任意无人设备的相关信息,过滤条件可以是型号、规格、是否正在运营等。可查看自第二天起申请空域的情况。
可选的,包含运行在虚拟时空服务器104上的服务软件和数据库系统,主要包含三维电子空间数据接口、双向信标数据接口、用户入网信息及飞行规划信息接口、上报信息接口、应急处置接口、系统数据库、运控接口等接口和模块。主要功能包括提供基于时间信息的、实时运行的虚拟空间(即由三维模型、二维矢量数据、遥感影像等空间数据组成的数字化空间),该空间根据卫星数据实时更新,判断危险空域和禁止空域并对用户方的飞行规划进行反馈,能够实时演绎当前正在飞行的飞行器的经纬高位置数据,实时处理其归属和状态,能够随时反查历史上其他时间点关于飞行器、事件、区域的运行状态数据,能够上报历史和当前数据,能够通过比对规划航线和实际运行航线进行故障预警,针对异常无人机发出系统警报并发布该信息到应急处置APP进行关键事件和相关人群组管理等功能。在虚拟时空服务器104中可以保存各种审批、认证、处理流程以及无人机或应急处置无人机的信息,还能够将虚拟时空服务器104中保存的所有信息上传至有关政府部门,用于大厅显示。
下面请参考图14,图14为本申请实施例提供的一种虚拟时空服务器的结构示意图:
虚拟时空服务器104作为整个系统的核心部分,主要可分为数据层、服务层和应用层,下方由硬件层支撑。其中,数据层包括遥感影像数据、二维矢量数据、三维数据(含数字高程模型DEM)、航线数据、飞行指令数据和非空间数据6大类,由数据库管理系统(DatabaseManagement System,简称DBMS)统合接口。再其上为服务层,包括三维时空分析引擎和无人设备信息服务,三维时空分析引擎为无人设备信息服务提供空间分析基础支持。最上层为应用层,包括与各接口相连的应用以及外围设备。
数据层是整个系统中的基础子系统,为其他子系统和外部软件提供时空数据支撑。其实现方法包括:组织和输入遥感影像数据、二维矢量数据、数字高程模型、通过人工建模贴图或三维倾斜摄影获得的三维模型数据等,作为基础数据库。其中,遥感影像数据存储在磁盘上,在数据库中生成索引用于整体存取;三维模型数据可使用3D Tiles格式存储;数字高程模型可使用terrain格式存储;二维矢量数据可通过OGR(OGR是一个读取和处理GIS矢量数据的开源代码库)录入,使用带有地理信息系统扩展的数据库管理系统管理;遥感影像使用切片工具切分并制作金字塔以利于渲染。
数据库管理系统是管理数据层中部分数据的工具,也是这些数据的对外接口。数据库中录入的除了上文提到的二维矢量数据外,还包括飞控指令数据、实时飞行器位置数据(含经纬度、高度、速度、姿态等)、非空间数据(如飞行器ID、型号、所属单位等等,又称为属性数据)。此外,遥感影像数据导入时,要在数据库中留下索引,包含该遥感影像的获取时间、载荷信息、存储位置等元数据,以利于服务器软件高效和准确地载入遥感影像。
为了确保后续可扩展性,必要时使用分布式存储方案,将多个存储节点集合成集群。
在数据安全方面,由于地理数据和飞行数据本身的敏感性,服务层的各接口不能直接通往数据库,必须经由DBMS这一中间环节方可存取数据。为了保证数据安全,应清楚地区分只读数据和可读写数据,并将二者分别放在不同的库中,采取不同的权限管理方式;通过账户控制,使用口令、角色等方式,限制无权限者接触敏感数据;必要时,数据库中的数据还应以加密方式存储,而非可以由DBMS直接读取的明文。
在一些实施例中,所述虚拟时空服务器104,包括:
实时飞行状态展示和处理模块,用于获取并保存无人机实时发送的飞行状态信息,并将所述飞行状态信息发送至三维电子空间子系统以在三维电子空间子系统中渲染无人机的当前飞行状态,以及将历史飞行状态发送至三维电子空间子系统以在三维电子空间子系统中渲染无人机的历史位置轨迹信息;
企业和无人设备注册登录管理模块,用于接收用户提交的飞行规划信息并发起航线审批请求,以及在无人机运营前对用户提交的运营请求进行审批;
空间安全检测模块,用于根据所述航线审批请求对所述飞行规划信息进行安全分析与审批;
无人设备轨迹异常判断及状态管理模块,用于根据无人机的当前飞行状态和/或飞行规划信息确定是否为异常无人机,以及在存在异常无人机的情况下将异常无人机信息发送至应急处理信息发布模块;
应急处理信息发布模块,用于将所有异常无人机信息发送至三维电子空间子系统以进行渲染和展示,并将所有异常无人机信息发送至应急处置管理模块以使所述应急处置管理模块根据异常无人机信息创建故障处理流程,以及保存所有故障处理流程的处理过程,并将所有应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息在三维电子空间子系统中进行发布;
应急处置及人员管理模块,用于根据异常无人机信息创建事故信息组和故障处理流程并管理故障处理流程的流转,并将获取的应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息发送至所述应急处理信息发布模块,以及用于作业人员的登录管理及角色设定;
信标数据管理及展示模块,用于响应于查询指令从虚拟时空服务器中确定预设关注信息;其中,所述预设关注信息包括:历史航迹信息、历史受限区域、任务流程流转清单以及无人机的实时运营记录中的一项或多项。
可选的,通过实时飞行状态展示和处理模块对无人机的实时飞行状态进行展示和处理。比如,在飞行器飞行过程中,飞行器信标会向通信基站发送实时位置和姿态数据,通过WebSocket接口及预先确定的协议,服务器将解析飞行器信标发送的飞行器经纬度、高度、速度、姿态等实时信息,并在三维电子空间子系统中渲染,同时写入数据库存档。
由于飞行器的实时信息会写入数据库进行保存,因此本系统得以用于查询在历史上任一时间点,全体空域内有哪些飞行器已升空,其坐标、速度、姿态如何,以及此时空域内是否有发生故障、事故等事件。查询时可以按照时间、飞行器、大致位置等查询。此外,本系统还提供一定统计功能,例如统计事件发生的频率、空间分布、事件涉及的飞行器型号等。
可选的,通过企业和无人设备注册登录管理模块进行企业和无人设备注册登录管理。该企业和无人设备注册登录管理模块可为基于互联网的软件,下发至用户终端,与其飞行器规划软件相结合,通过登录、允许飞行等操作上传个体信息和飞行规划,包含飞机ID、单位归属、飞行轨迹和航段速度等信息,并将这些飞行规划信息或者活动区域进行上报到虚拟时空服务器104。比如,根据空域管理要求,轨迹上传需要在使用前一天的下午规定时间前完成,可使用用户软件或者本系统提供的软件编辑航路,包含航点经纬高、航段速度、航点航段行为设定等功能。
作为一个示例,可申请的航线包括以下三种中的一项或多项:全天航线,即申请全天不变的航线使用权限;时基航线,即某个时间段使用该航线,例如普通定时物流无人机、定时巡查无人机等;区域使用,即在某个时间段使用某一块矩形、圆柱形、标准蝴蝶形、锥形等标准模型空域,该区域完全使用,例如进行科研试验、培训等。
每个航线可运营多架无人机,这些无人机的ID信息、操作手信息需要包含在航线上传的信息内。信息上传后,服务器核实飞行器归属和飞手归属单位,核实后调用“空间安全检测模块”,确定安全后该信息审批通过。该航线信息自动进入空域申请准备数据当中,并给用户发送航线申请成功指令。
比如,每天下午报批空域之前,对全部服务区域内的上传的航线求其包络形状,并与禁飞区、施工区等作求减运算,得到空域申请范围。包络形状采用模型库内置,以适应各地空域管理部门要求。范围计算完成后上传空域管理部门,经该部门审批后,将空域申请成功信息发送到用户单位。航线审批的流程图可参考图15。
无人设备运营前,开机后飞控会向信标上传飞行器ID,单位ID和飞手信息,由信标加上自身ID后,将信息发送到服务器。服务器收到该信息后,在数据库中核查,若全部符合注册要求,则要求飞手使用摄像头拍照上传信息并进行人脸检验或指纹等生物识别信息,核实身份后,方可发送允许运营信息。此期间,如果发现飞行器非法起飞(即用户没有收到允许运营批准就强行启动飞行器),系统将停止审批并记录该信息,同时发送审批异常消息到该区域负责人的应急处置APP,自动建立人工审查流程单,等待人工处理报送结果。无人机的开机核验流程可参考图16。
在一些实施例中,所述空间安全检测模块,包括:航线冲突检测单元,正反围栏冲突检测单元,时基危险空间检测单元;其中,航线冲突检测单元,用于当前上报的航线与已经存在的航线及其所在区域是否存在冲突的检测;正反围栏冲突检测单元,用于检测无人设备是否溢出禁止离开的区域或是否进入禁止进入的区域;时基危险空间检测单元,用于基于时间,根据所述虚拟空间的数据在某个时间段禁止进入,对所述飞行规划信息持续进行风险预测。
可选的,空间安全检测模块用于非实时的飞行安全检测,空间安全检测流程图可参考图17。主要功能是针对用户提前上报的航线进行安全分析,如发现异常状况,则返回审批不通过的结果以及冲突区域或冲突时间信息,否则通过检测。通过航线冲突检测单元、正反围栏冲突检测单元以及时基危险空间检测单元可判断的异常状况包含三种:(1)航线冲突:检测逻辑是将各航线以一定半径(可个别设定)划出圆管状缓冲区(称为“管道”,下同),管道若有交集则判断为异常;(2)正反围栏冲突:检测当前航线管道是否入侵禁飞区域,或者是否溢出禁止离开的区域,如果存在则为异常;(3)时基危险空间:判断航线管道是否进入定时施工、自然灾害(此项针对不同无人设备分类设定,例如对飞行器设定乱流区域,对地面车辆设定公路损害、塌方区域,对水面无人设备则设定为干涸,表浅,礁石等区域等)、临时管制等不可进入空间。
可选的,无人设备轨迹异常判断及状态管理模块用于无人设备实时异常检测,异常判断流程图可参考图18,发生该异常立即产生异常状态通知,通过应急处置接口将报警信息发送到运营单位、区域负责人的应急处置APP并建立事故处理流程,同时在三维电子空间子系统中以预设突出方式进行展示(预设突出方式可根据实际情况进行设定,比如可设为红色闪烁状态等)。该模块主要可进行以下这几种判断:(1)航迹异常判断:判断当前无人设备是否脱离预设管道,若脱离则判定为异常;(2)航速异常判断:若当前无人设备的速度与预设航段速度之差不在预设范围内(包括当前无人设备的速度过快或者过慢),或者当前无人设备的速度为0,则判定为异常;(3)通信异常判断:若信标设备通信丢失时长达到预设时长,则判定为异常;(4)飞行平顺度异常判断:若无人设备运行航迹动态变化,且经过滤波计算后,在某个设定时长内达到预设幅度值,则判定为异常。
可选的,应急处置管理模块主要管理用户管理系统内部工作人员及其APP角色和工作关系,可参考图19(应急处置管理模块即图19中的应急处置单位和人员管理、信息交互及APP管理模块)。功能主要包括:系统内工作人员的角色设定功能及角色模板预设编辑;系统内工作人员登录管理(如密码管理等);实时故障处理流程的流转;事故信息组自动建立;应急无人机的管理信息和飞行巡查信息的分享;应急处置信息、应急无人机信息上报等。
需要说明的是,本系统所述“角色”这一概念,并不同于当前互联网领域中权限设定。是完全由系统预先根据实际需求而设定的人员职权和地位,同时设定好各种流程自动匹配规则的绑定到实际人的一个代称。跟其他网络代称的区别包括:1、必须存在,不可空缺,是系统运行的必须节点人;2、核心功能和流程相关的设定预先由软件代码设定,不可更改;3、绑定人需要进行线下流程审批,不是线上进行,保证真实性,登录或上线需要通过人脸、指纹等生物验证;4、可以绑定多个人,但实时在线的只能是一个人。
应急处理信息发布模块负责沟通服务器的实时异常判断模块、三维电子空间子系统与应急处置信息管理模块,可参考图20,在三个模块之间建立信息分享机制,比如:将无人机实时异常结果发布到三维电子空间子系统中渲染显示及提供上报交互(如实时出现的按钮等);将异常信息发送应急处置管理模块,由该模块处理和建立任务流程;记录应急处置模块的处理过程并予以上报显示,并在三维电子空间子系统中显示应急无人机的巡查信息。
在一些实施例中,所述虚拟时空服务器104,还包括:
数据转发模块,用于为所述预设关注信息提供转发接口。
可选的,信标数据管理及展示模块用于根据应急处理模块、运控模块和服务大厅的操作需求到数据库中查找相应数据,可查询的数据可参考图21。这些数据可为相应的历史信息,具体可包括:基于时序查询的历史航迹数据、视频、航线、空域、正反围栏信息、禁飞区、临时管制区、危险运营区域等资料;特定ID的无人设备、信标的实时运营记录;运控、大厅、应急处置的全部操作和工作流程流转清单等信息。
可选的,还可通过数据转发模块将预设关注信息至其他系统中,还能够将所有信息上传政府有关部门,用于大厅显示。
为了便于理解本申请的技术方案还可参考图23,比如,数据转发模块通过上报信息接口可与政府管控大厅进行通信,然后通过上报信息接口将所有信息或者预设关注信息上传政府有关部门,用于大厅显示。所属领域技术人员可以理解的是,通过双向信标数据接口和基于窄带通信的信标收发子系统(即图23中的信标收发系统)通信,通过应急处置接口和应急处置子系统(即图23中的应急处置系统)通信,通过用户入网信息及飞行规划管理接口和营运用户管理子系统(即图23中的营运用户管理系统)通信,通过运控接口和运控终端通信,通过三维空间数据接口和三维电子空间子系统(即图23中的三维电子空间系统)通信。
需要说明的是,具体的预设关注信息可根据实际需要进行设定。
在一些实施例中,所述虚拟时空服务器104,还包括:
预警模块,用于在存在异常无人机的情况下发出预警消息,以在三维电子空间子系统中对所有异常无人机进行异常标注提示。
在一些情形下,预警模块还用于向事故信息组发出预警消息。
应急处置子系统105,与虚拟时空服务器104通信连接,用于根据接收到故障处理流程对异常无人机进行处置,并将应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息发送至虚拟时空服务器104。
在一些实施例中,所述应急处置子系统105,包括:
应急处置终端,用于将接收到的故障处理流程发送至应急无人机系统以控制应急处置无人机对异常无人机执行处置操作,以及将应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息发送至虚拟时空服务器;
应急无人机系统,用于控制应急处置无人机根据所述故障处理流程对异常无人机执行处置操作,并以视频和/或音频的方式实时向应急处置终端反馈应急处置无人机的巡查信息。
作为一个示例,应急处置子系统105由应急处置终端(在终端中运行有应急处置APP,应急处置APP的功能可参考图9)和应急无人机系统组成。用于在事故发生时跨系统建立群组通信,发布事故信息,可连通政府、医护、公安以及消防等系统,由对应系统进行处置与指挥,或外派人员或无人机侦察事故区域及回传信息等功能。
应急处置终端可运行搭载Android、iOS、HarmonyOS等移动操作系统,也可将安装应急处置APP的专用移动设备或普通手机作为应急处置终端,但须包含摄像和录音功能。应急处置APP主要承担应急处置过程中的信息交互和控制应急处置无人机的职责,因此包含移动信息功能、无人机控制功能、通过手机网络的信息通信功能。应急处置APP必须实名认证,并可以指纹、人脸识别等生物手段进行登录保护,以保证使用者是系统内专职人员。登陆应急处置APP可显示权限区域内的所有信标载机及其运行状态,可浏览该区域内全部注册公司、用户和他们名下无人设备的信息列表。
在一些实施例中,所述应急处置终端还用于角色设定信息、故障处理流程的流程单上传至虚拟时空服务器,以及向虚拟时空服务器上报故障或事故以使虚拟时空服务器根据所述故障或事故创建事故信息组和故障处理流程并发出预警消息。
信息组自动建立和角色标定功能为该应急处置APP的两个特征功能。每个相关处置单位设定一个关键角色“责任人”,在事故发生时进行默认通信,也可自主发布事故信息。每一套应急无人机系统配置一个角色“无人机操作员”,负责在事故情况下操作无人机,以及负责无人机的日常维护和状态上报。事故处理过程中可以设定角色“事故处理员”,用于记录事故处理过程以及事故报告,上传服务器用于记录和处理。事故发生后,由发现单位上报故障,由系统自动建立事故信息组并同时选定相关处理单位或无人机操作员,系统自动将这些单位的责任人拉入该信息组,该责任人也可将自己单位内其他注册人员拉入事故处理信息组,设定事故处理员,事故组中可由无人机操作员进行快速巡查或定点拍摄,其中无人机飞行操作只开放最基础的目标航点设定和高度设定功能,航线由服务器自动生成;无人机拍摄功能则开放视角、方向、焦距等功能,便于观察信息。同时配备其他的照明或喊话器设备,只提供开关功能,简化操作员要求。无人机信息反馈则通过机载图传数传模块传回基站,基站通过手机网络发送到操作员界面实时显示。信息自动分享到组内并实时上传到服务器,用于上级观看和信息处理、存储等操作。
举例说明,通过公安系统接到举报发现坠毁的黑飞无人机,可以通知自己单位的负责人通过应急处置终端向虚拟时空服务器上报事故信息。
可选的,应急无人机系统由无人机维护站和应急处置无人机组成,还可包括维修基站。应急无人机系统的特殊功能在于控制功能和音视频信息通过维修基站进行转发,这样不增加信标系统的无线通信负担,最大限度利用各种无线网络的特点实现有效应用。
无人机维护站采用储运发一体设计,一对一维护无人机,负责日常维护、充电和音视频信息传输功能,可以通过移动网络或有线网络连接应急处置APP和虚拟时空服务器104。按照目前的技术状态,可以设计成人工辅助操作,也可以设计成完全自动机场形式。该基站具备一定的防护能力,可在通电上锁状态下长期存放无人机,启动后2小时内可让无人机进入待飞状态。无人机维护站使用市电220V供电,可存放于专用的屋顶或空旷场地,集成图传设备和必需的天线,可以实时接收无人机的音视频信息;进行压缩处理后,通过手机网络分享到应急处置APP;同时传递APP的控制指令,分享上下行数据,控制无人机飞行,向APP和服务器上传应急无人机状态。该设备能够通过手机网络或有线网络传输音视频信息,日常完成无人机电池的充电和维护,并集成简易工具箱,能够进行简单的人工维修维护工作。无人机维护站的功能框图可参考图10。
应急处置无人机用于巡查或定点观察事故区域,可快速到达。应急处置无人机可选两种飞行器配置,均采用纯电动配置以简化使用维护工作量。采用电动四旋翼或六旋翼无人机用于定点悬停拍摄,纯电动垂直起降固定翼无人机用于长距离巡查;全部无人机均搭载摄像设备和图传设备,多旋翼无人机还可配备照明和喊话设备。应急处置无人机能够跟无人机维护站通信(比如通过宽带点对点的方式进行通信),以传输图像和/或音频信息,进而这些信息可从无人机维护站发送至服务器进行存储和处理。应急无人机系统的结构示意图可参考图11,事故处理的整体运行流程图可参考图12。
作为一个示例,运控终端106是系统运行维护时使用的后端软件,其并非单一程序,而是由终端主程序和一系列工具组成的程序组合体。运控终端106可用于维护服务器的正常运行及完成处理故障、升级等任务,可以直接通过接口操纵服务器数据库,具有整个系统中最高级别的权限。
下面请参考图13,图13为本申请实施例提供的一种运控终端的结构示意图:
对于三维电子空间子系统及其所需数据,通过对开源桌面端GIS软件的二次开发,针对系统内数据的特有组织结构,定制能够提高数据录入、数据更新和数据处理效率的工作流工具,并集成数据转换、影像切分等功能,形成三维电子空间子系统数据处理工具套件。
对于飞行器信标数据、飞行规划数据等海量数据,应根据数据库存储特点,在数据库侧优化数据查询和加载流程,确保数据量不会导致网络阻塞和终端内存不足;在终端侧使用“分页查询、批量编辑”策略,形成适应海量飞行数据的查询和编辑工具套件。
此外,运控终端106还能够处理飞行器所属单位的注册请求和飞行器的入网请求,根据具体情况审核通过或拒绝请求。
可选的,运控终端106在日常管理方面还可具备以下功能:
(1)实时监控:运控终端106会跟踪数据库管理系统、三维电子空间子系统、飞行规划和双向信标数据接口等各个子系统和接口的流量、资源占用等情况,并在超过安全运行阈值时发出警报及作出记录。(2)智能分析:运控终端106会根据预先设定的规则分析运行日志和运行记录,从中找到发生问题的模式(pattern),并从知识库中给出相应的解决建议。(3)高效数据库管理:运控终端106可以可封装部分针对数据库的常用操作,能够设定和执行数据备份、恢复、定期清理(针对“标记删除”法标记的数据)等操作,提供基础(预置功能直接运行)和高级(自定义脚本运行)两种方式完成数据库日常维护工作。
所属领域技术人员可以理解的是,图1中示出的结构并不构成对本申请实施例所公开系统的限定,可以包括比图示更多或更少的模块/单元,或者组合某些模块/单元,或者不同的模块/单元布置;本申请中所述的“无人设备”和“无人机”所指为广义无人驾驶设备,包括:无人飞行器、无人车辆、无人船等无人运营设备。
实施例二
本实施例提供一种低空数字资源和数字基础设施的监测管控处置方法,本方法实施例可以应用于本申请系统实施例,对于本方法实施例中未披露的细节,请参照本申请系统实施例。如图22所示,本实施例所公开的方法包括以下步骤:
步骤2210、将营运用户管理子系统接收的无人机的企业信息、个体信息和飞行规划信息发送至虚拟时空服务器,以对无人机的企业信息、个体信息和飞行规划信息进行审批;
步骤2220、通过基于窄带通信的信标收发子系统实时获取已通过审批的无人机的当前飞行状态,并在三维电子空间子系统中展示无人机的当前飞行状态;
步骤2230、根据当前飞行状态和/或飞行规划信息通过虚拟时空服务器确定是否为异常无人机;
步骤2240、在存在异常无人机的情况下,按照预设规则创建异常无人机对应的事故信息组和故障处理流程,向事故信息组发出预警消息并在所述三维电子空间子系统中对所有异常无人机进行异常标注提示,以及将故障处理流程发送至应急处置子系统以控制应急处置无人机对异常无人机执行处置操作;
步骤2250、接收应急处置子系统反馈的应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息,并在三维电子空间子系统中显示所有应急处置无人机信息和/或应急处置无人机的巡查信息。
在一些实施例中,根据当前飞行状态和/或飞行规划信息通过虚拟时空服务器确定是否为异常无人机包括:
根据无人机的当前飞行状态和/或飞行规划信息确定无人机是否存在异常状态;
在无人机存在异常状态的情况下,将无人机确定为异常无人机;其中,异常状态包括:无人机脱离飞行规划信息中的规划航线,无人机存在航速异常,无人机存在通信异常以及无人机存在飞行平顺度异常中的一项或多项。
在一些实施例中,还包括:
根据卫星和/或无人机采集的遥感影像数据更新虚拟空间;
根据更新后的虚拟空间的数据更新三维电子空间子系统中的三维场景。
其中,虚拟空间的数据更新频率可根据实际需求进行选择。
可以理解的是,预设规则可根据实时情况进行设定,比如可根据异常无人机或故障或事故的类别/类型确定事故信息组中的角色成员。
在一些实施例中,还包括:
根据虚拟空间的数据通过虚拟时空服务器按照预设预测策略对飞行规划信息持续进行风险预测;
在飞行规划信息存在异常风险的情况下,反馈异常风险信息。
需要说明的是,预设预测策略可根据实际需求进行设定,比如可以设为:每当虚拟空间更新一次则对飞行规划信息(包括尚未开始运营的飞行规划信息)进行一次风险预测,若存在异常风险则将该异常风险信息反馈至飞行规划信息对应的用户和/或企业。
在一些实施例中,所述飞行规划信息的审批步骤包括:
根据飞行规划信息通过虚拟时空服务器确定对应的包络形状;
根据包络形状和预设受限区域确定空域申请范围;
根据空域申请范围生成航线审批请求并通过虚拟时空服务器完成对航线审批请求的审批。
需要说明的是,受限区域包括正反围栏信息、禁飞区、临时管制区、危险运营区域等;预设受限区域可根据实际需求进行设定。
实施例三
本实施例提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时可以实现如前述方法实施例中方法的全部或部分步骤,本实施例在此不再重复赘述。
实施例四
本实施例提供一种电子设备。该电子设备可以包括:包括存储器和一个或多个处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述存储器和所述一个或多个处理器之间互相通信连接,当所述计算机程序被所述一个或多个处理器执行时,执行如前述方法实施例中方法的全部或部分步骤,本实施例在此不再重复赘述。