CN117278723A - 一种实时无人机监控远程操控平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机控制领域，更具体的说，它涉及一种实时无人机监控远程操控平台。一种实时无人机监控远程操控平台，包括：无人机姿态检测模块、无人机运行参数检测模块、无人机操控模块、无人机辅助操控模块、无人机云台监控模块、云台操控请求信号发送模块和无人机云台操控模块。本发明通过向云台操控请求信号对应的用户IP地址发生云台解锁指令，且只有当用户IP地址为云台操控请求信号发送模块时，无人机云台操控模块才能够获取云台解锁指令对应的无人机操控信号，实现对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，避免未知用户对云台的监控信息进行窃取，提升无人机监控的安全性。

Description

一种实时无人机监控远程操控平台

技术领域

本发明涉及无人机控制领域，更具体的说，它涉及一种实时无人机监控远程操控平台。

背景技术

无人机目前被广泛适用于监控领域，一般是由现场的飞手控制无人机飞行，而在远程通过无人机上的云台实现监控功能，但是对于一些保密性较强的场合，通过无人机进行监控可能会出现未知用户窃取信息的情况。

发明内容

本发明提供一种实时无人机监控远程操控平台，通过向云台操控请求信号对应的用户IP地址发生云台解锁指令，且只有当用户IP地址为云台操控请求信号发送模块时，无人机云台操控模块才能够获取云台解锁指令对应的无人机操控信号，实现对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，避免未知用户对云台的监控信息进行窃取，提升无人机监控的安全性。

一种实时无人机监控远程操控平台，包括：

无人机姿态检测模块，用于获取来自于无人机的姿态信息；

无人机运行参数检测模块，用于接收来自于无人机的运行参数；

无人机操控模块，用于接收来自于无人机遥控器的无人机操控信号，并对无人机进行操控；

无人机辅助操控模块，用于辅助对无人机的操控，具体包括根据工作人员输入的航点坐标信息和实际场地信息自动生成规划路线图，并以规划路线图作为参考，辅助对无人机的操控；

无人机云台监控模块，用于通过无人机上的云台进行监控，获取监控信息，监控信息包括拍摄的照片和视频；

云台操控请求信号发送模块，用于响应用户的操作发送云台操控请求信号；

无人机云台操控模块，用于基于运行网络接收云台操控请求信号，运行网络可以为电信网络，并对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，对认证成功的用户提供对无人机云台进行操控的权限，并接收来自于认证成功的用户的云台操控指令对云台进行操控和获取来自于无人机云台监控模块的监控信息。

进一步地，通过无人机辅助操控模块对无人机进行辅助操控具体包括如下步骤：

响应用户操作，获取航点坐标信息，航点坐标信息为无人机必须要经过位置坐标信息；

获取实际场地信息，实际场地信息基体为无人机将要执行飞行任务所在区域的地理和地形信息，基于实际场地信息构建无人机飞行栅格模型，栅格模型中每个栅格单元的坐标记为（x，y，z）；对所有栅格单元进行编号，将栅格单元编号记为a，且a=1，2，3······A，A为栅格单元的总数；根据实际场地信息获取障碍点对应的栅格单元，并将所有障碍点对应的栅格单元编号组成障碍集；

遍历航点坐标信息，将航点坐标信息映射至无人机飞行栅格模型中，并输出航点坐标信息对应的栅格单元编号，并记为任务点T_k，T_k∈{1，2，3······A}；

基于无人机飞行栅格模型、障碍集和任务点，并根据蚁群算法生成规划路线图，并以规划路线图作为参考，辅助对无人机的操控。

进一步地，通过无人机云台操控模块对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证具体包括如下步骤：

无人机云台操控模块获取云台操控请求信号，云台操控请求信号包括用户IP地址和请求操控内容；

无人机云台操控模块从云台解锁指令信息库中随机选取一个云台解锁指令，并发送至用户IP地址处，云台解锁指令信息库中存储若干个云台解锁指令，且每一个云台解锁指令对应一组无人机操控信号；

若是用户IP地址为云台操控请求信号发送模块，则云台操控请求信号发送模块接收云台解锁指令，并发送至无人机对应的飞手侧，当无人机对应的飞手侧接收到云台解锁指令时，通过无人机遥控器向无人机操控模块发送云台解锁指令对应的无人机操控信号；

同时无人机云台操控模块在预设时间内持续监测无人机操控模块接收到的无人机操控信号，并判断是否与云台解锁指令对应的无人机操控信号匹配成功，若是在预设时间内出现匹配成功的情况，建立无人机云台操控模块与用户IP地址之间的通信连接，并将用户IP地址视为认证成功的用户；否则对云台进行锁定，并发送警示信息。

进一步地，在提供规划路线图的前提下，还包括电量检测模块，用于对无人机电量的检测：通过无人机运行参数检测模块获取无人机当前的剩余电量Q₁，再根据规划路线图计算无人机执行飞行任务所需的电量Q₂，判断“Q₁-Q₂≥ε”是否成立，ε为电量差值阈值，若是“Q₁-Q₂≥ε”成立，可以进行飞行任务；否则，无法进行飞行任务，对无人机操控模块进行锁定，并发送警示信息。

进一步地，再根据规划路线图计算无人机执行飞行任务所需的电量Q₂通过无人机仿真模拟飞行软件进行。

进一步地，无人机云台监控模块中还搭载了图像识别程序。

进一步地，无人机云台操控模块还搭载了目标识别程序。

进一步地，无人机姿态检测模块和无人机运行参数检测模块通过点击无人机图标进行显示。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过向云台操控请求信号对应的用户IP地址发生云台解锁指令，且只有当用户IP地址为云台操控请求信号发送模块时，无人机云台操控模块才能够获取云台解锁指令对应的无人机操控信号，实现对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，避免未知用户对云台的监控信息进行窃取，提升无人机监控的安全性。

2、本发明基于无人机飞行栅格模型、障碍集和任务点，并根据蚁群算法生成规划路线图，在规划路线图的辅助下，无人机在执行飞行任务时能够按照最短路径进行飞行，节省电力，延长无人机的续航时间。

3、本发明通过对无人机当前的剩余电量和无人机执行飞行任务所需的电量进行判断，当无人机当前的剩余电量和无人机执行飞行任务所需的电量的差值大于电量差值阈值时，对无人机操控模块进行锁定，避免无人机在飞行时由于没电导致的无人机损坏。

附图说明

图1为本发明实施例采用的实时无人机监控远程操控平台的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种实时无人机监控远程操控平台，如图1所示，包括：

无人机姿态检测模块，用于获取来自于无人机的姿态信息，姿态信息一般包括角速度、磁航向、位置和高度等信息，通过无人机内部的传感器获取，此处的传感器可以为陀螺仪；

无人机运行参数检测模块，用于接收来自于无人机的运行参数，运行参数一般包括空速、地速和电池状态等；

需要说明的是，以上无人机姿态检测模块和无人机运行参数检测模块都可以通过点击无人机图标进行显示，方便工作人员对无人机的飞行过程进行观测；

无人机操控模块，用于接收来自于无人机遥控器的无人机操控信号，并对无人机进行操控；

无人机辅助操控模块，用于辅助对无人机的操控，具体包括根据工作人员输入的航点坐标信息和实际场地信息自动生成规划路线图，并以规划路线图作为参考，辅助对无人机的操控；

无人机云台监控模块，用于通过无人机上的云台进行监控，获取监控信息，监控信息包括拍摄的照片和视频；

云台操控请求信号发送模块，用于响应用户的操作发送云台操控请求信号；

无人机云台操控模块，用于基于运行网络接收云台操控请求信号，运行网络可以为电信网络，并对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，对认证成功的用户提供对无人机云台进行操控的权限，并接收来自于认证成功的用户的云台操控指令对云台进行操控和获取来自于无人机云台监控模块的监控信息，需要说明的是，此处无人机云台操控模块接收到的云台操控请求信号并不一定是由云台操控请求信号发送模块发送的，因为无人机云台操控模块是基于运行网络接收云台操控请求信号，也会出现未知用户为了获取监控信息进行网络攻击，进而发送虚假的云台操控请求信号，对云台的监控信息进行窃取，因此需要针对用户身份进行认证。

通过无人机云台操控模块对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证具体包括如下步骤：

无人机云台操控模块获取云台操控请求信号，云台操控请求信号包括用户IP地址和请求操控内容；

无人机云台操控模块从云台解锁指令信息库中随机选取一个云台解锁指令，并发送至用户IP地址处，云台解锁指令信息库中存储若干个云台解锁指令，且每一个云台解锁指令对应一组无人机操控信号；

若是用户IP地址为云台操控请求信号发送模块，则云台操控请求信号发送模块接收云台解锁指令，并发送至无人机对应的飞手侧，即当前正在操控无人机的飞手侧，发送方式可以采用短信，或者内置工作群的聊天信息等，当无人机对应的飞手侧接收到云台解锁指令时，通过无人机遥控器向无人机操控模块发送云台解锁指令对应的无人机操控信号；

同时无人机云台操控模块在预设时间内持续监测无人机操控模块接收到的无人机操控信号，预设时间人为设定，并判断是否与云台解锁指令对应的无人机操控信号匹配成功，若是在预设时间内出现匹配成功的情况，建立无人机云台操控模块与用户IP地址之间的通信连接，并将用户IP地址视为认证成功的用户；否则对云台进行锁定，并发送警示信息；由于只有当用户IP地址为云台操控请求信号发送模块，才能够使得飞手对无人机进行对应的操控，且无人机遥控器是通过无线电波来对无人机进行操控，也不容易被破解，所以能够对云台操控请求信号发送模块的身份进行认证，避免未知用户对云台的监控信息进行窃取，提升无人机监控的安全性。

本申请通过向云台操控请求信号对应的用户IP地址发生云台解锁指令，且只有当用户IP地址为云台操控请求信号发送模块时，无人机云台操控模块才能够获取云台解锁指令对应的无人机操控信号，实现对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，避免未知用户对云台的监控信息进行窃取，提升无人机监控的安全性。

通过无人机辅助操控模块对无人机进行辅助操控具体包括如下步骤：

响应用户操作，获取航点坐标信息，航点坐标信息为无人机必须要经过位置坐标信息；

获取实际场地信息，实际场地信息基体为无人机将要执行飞行任务所在区域的地理和地形信息，基于实际场地信息构建无人机飞行栅格模型，栅格模型中每个栅格单元的坐标记为（x，y，z）；对所有栅格单元进行编号，将栅格单元编号记为a，且a=1，2，3······A，A为栅格单元的总数；根据实际场地信息获取障碍点对应的栅格单元，并将所有障碍点对应的栅格单元编号组成障碍集；

遍历航点坐标信息，将航点坐标信息映射至无人机飞行栅格模型中，并输出航点坐标信息对应的栅格单元编号，并记为任务点T_k，T_k∈{1，2，3······A}；

基于无人机飞行栅格模型、障碍集和任务点，并根据蚁群算法生成规划路线图，并以规划路线图作为参考，辅助对无人机的操控。

本申请基于无人机飞行栅格模型、障碍集和任务点，并根据蚁群算法生成规划路线图，在规划路线图的辅助下，无人机在执行飞行任务时能够按照最短路径进行飞行，节省电力，延长无人机的续航时间。

在无人机执行飞行任务时，会出现电量不够导致无人机停飞的情况，对无人机造成较大的损伤，因此本申请在提供规划路线图的前提下，参见图1，还包括电量检测模块，用于对无人机电量的检测，具体包括如下内容：

通过无人机运行参数检测模块获取无人机当前的剩余电量Q₁，再根据规划路线图计算无人机执行飞行任务所需的电量Q₂，具体可以通过无人机仿真模拟飞行软件来计算，判断“Q₁-Q₂≥ε”是否成立，ε为电量差值阈值，人为设定，若是“Q₁-Q₂≥ε”成立，说明无人机具备充足的电量，可以进行飞行任务；否则，说明无人机不具备充足的电量，无法进行飞行任务，对无人机操控模块进行锁定，并发送警示信息。

本申请通过对无人机当前的剩余电量和无人机执行飞行任务所需的电量进行判断，当无人机当前的剩余电量和无人机执行飞行任务所需的电量的差值大于电量差值阈值时，对无人机操控模块进行锁定，避免无人机在飞行时由于没电导致的无人机损坏。

为了丰富无人机的功能，无人机云台监控模块中还搭载了图像识别程序，方便用户针对监控信息进行进一步的信息挖掘。

无人机云台操控模块还搭载了目标识别程序，通过目标跟踪程序可以实现云台的自动控制，用户只需要设置任务对应的目标即可。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，包括：

无人机姿态检测模块，用于获取来自于无人机的姿态信息；

无人机运行参数检测模块，用于接收来自于无人机的运行参数；

无人机操控模块，用于接收来自于无人机遥控器的无人机操控信号，并对无人机进行操控；

无人机辅助操控模块，用于辅助对无人机的操控，具体包括根据工作人员输入的航点坐标信息和实际场地信息自动生成规划路线图，并以规划路线图作为参考，辅助对无人机的操控；

无人机云台监控模块，用于通过无人机上的云台进行监控，获取监控信息，监控信息包括拍摄的照片和视频；

云台操控请求信号发送模块，用于响应用户的操作发送云台操控请求信号；

无人机云台操控模块，用于基于运行网络接收云台操控请求信号，运行网络可以为电信网络，并对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证，对认证成功的用户提供对无人机云台进行操控的权限，并接收来自于认证成功的用户的云台操控指令对云台进行操控和获取来自于无人机云台监控模块的监控信息。

2.根据权利要求1所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，通过无人机辅助操控模块对无人机进行辅助操控具体包括如下步骤：

响应用户操作，获取航点坐标信息，航点坐标信息为无人机必须要经过位置坐标信息；

获取实际场地信息，实际场地信息基体为无人机将要执行飞行任务所在区域的地理和地形信息，基于实际场地信息构建无人机飞行栅格模型，栅格模型中每个栅格单元的坐标记为（x，y，z）；对所有栅格单元进行编号，将栅格单元编号记为a，且a=1，2，3······A，A为栅格单元的总数；根据实际场地信息获取障碍点对应的栅格单元，并将所有障碍点对应的栅格单元编号组成障碍集；

遍历航点坐标信息，将航点坐标信息映射至无人机飞行栅格模型中，并输出航点坐标信息对应的栅格单元编号，并记为任务点T_k，T_k∈{1，2，3······A}；

基于无人机飞行栅格模型、障碍集和任务点，并根据蚁群算法生成规划路线图，并以规划路线图作为参考，辅助对无人机的操控。

3.根据权利要求2所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，通过无人机云台操控模块对云台操控请求信号对应的用户身份进行认证具体包括如下步骤：

无人机云台操控模块获取云台操控请求信号，云台操控请求信号包括用户IP地址和请求操控内容；

无人机云台操控模块从云台解锁指令信息库中随机选取一个云台解锁指令，并发送至用户IP地址处，云台解锁指令信息库中存储若干个云台解锁指令，且每一个云台解锁指令对应一组无人机操控信号；

若是用户IP地址为云台操控请求信号发送模块，则云台操控请求信号发送模块接收云台解锁指令，并发送至无人机对应的飞手侧，当无人机对应的飞手侧接收到云台解锁指令时，通过无人机遥控器向无人机操控模块发送云台解锁指令对应的无人机操控信号；

同时无人机云台操控模块在预设时间内持续监测无人机操控模块接收到的无人机操控信号，并判断是否与云台解锁指令对应的无人机操控信号匹配成功，若是在预设时间内出现匹配成功的情况，建立无人机云台操控模块与用户IP地址之间的通信连接，并将用户IP地址视为认证成功的用户；否则对云台进行锁定，并发送警示信息。

4.根据权利要求3所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，在提供规划路线图的前提下，还包括电量检测模块，用于对无人机电量的检测：通过无人机运行参数检测模块获取无人机当前的剩余电量Q₁，再根据规划路线图计算无人机执行飞行任务所需的电量Q₂，判断“Q₁-Q₂≥ε”是否成立，ε为电量差值阈值，若是“Q₁-Q₂≥ε”成立，可以进行飞行任务；否则，无法进行飞行任务，对无人机操控模块进行锁定，并发送警示信息。

5.根据权利要求4所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，再根据规划路线图计算无人机执行飞行任务所需的电量Q₂通过无人机仿真模拟飞行软件进行。

6.根据权利要求5所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，无人机云台监控模块中还搭载了图像识别程序。

7.根据权利要求6所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，无人机云台操控模块还搭载了目标识别程序。

8.根据权利要求7所述的一种实时无人机监控远程操控平台，其特征在于，无人机姿态检测模块和无人机运行参数检测模块通过点击无人机图标进行显示。