CN205016075U - 无人飞行器飞行区域验证装置 - Google Patents

Abstract

一种无人飞行器飞行区域验证装置，包括云端服务器(1)以及设在所述无人飞行器上的定位设备(2)和验证设备(3)，所述云端服务器(1)设有存储飞行区域数据库的第一存储器，其中，所述验证设备(3)发送与所述无人飞行器唯一对应的机器码到所述云端服务器(1)，所述云端服务器(1)发送所述无人飞行器合法的指令到所述验证设备(3)，连接定位设备(2)的所述验证设备(3)再发送经由所述定位设备(2)测定的所述无人飞行器的位置信息到所述云端服务器(1)，所述云端服务器(1)识别所述位置信息后发送允许通过的信息到所述验证设备(3)。该装置能够进行身份合法性验证和飞行区域验证的双重验证，以及提供无人飞行器可飞区域的相关信息和避免与其他无人飞行器碰撞。

Description

无人飞行器飞行区域验证装置

技术领域

本实用新型属于航空领域，特别是涉及一种无人飞行器飞行区域验证装置。

背景技术

随着小微型无人飞行器，尤其是多旋翼式无人飞行器开始得到广泛应用，带来了一个问题就是无人飞行器在空间范围内的活动，基本没有得到任何管理与控制。虽然有的较大型无人机生产商在其所生产的无人飞行器中内置了关于禁飞区域的相关数据和管理程序，但是毕竟无人飞行器生产厂家繁多，并且还有大量发烧友能够自行采购原配件组装高性能的无人飞行器，因此无人飞行器的空中飞行过程，仍然是不受控的。并且，随着多旋翼式无人飞行器的热门，反过来又带动了固定翼式飞行器的发展，现在利用空中飞行器进行飞行活动，并完成航拍、计量、监测、喷洒等任务的行为越来越多。这种不受控的空间飞行器数量的增长，将明显导致对空域安全的威胁，比如：在空间范围内活动物体的相互撞击，再如：空中飞行的飞行器当遇到故障发生停车时，将从空中坠毁，对地面目标造成潜在伤害威胁等。另外，随着飞行器性能的提升，小微型无人飞行器能够自由活动的空间范围也越来越大，如果是在民用航空的相关区域活动，甚至可能直接威胁到民航飞机的空中安全，严重时，对民航乘客的生命造成威胁。

专利文献CN104809918公开了一种无人机飞行管理方法，其包括手机APP，授权服务器，手机APP需要事先在授权服务器注册；无人机控制盒内具有一不可被任何设备读取的字符串密匙，且在授权服务器里也存储有相同的字符串密匙，步骤是：

(1)手机APP向授权服务器发出飞行计划申请，申请中含飞行空域描述；

(2)授权服务器将飞行空域描述连同字符串密匙加密，比如哈希加密，形成空域密匙，然后将空域密匙回复给手机APP；

(3)手机APP将飞行空域描述与空域密匙传送给无人机；

(4)无人机控制盒将飞行空域描述与字符串密匙按授权服务器相同加密方式加密，比如相同的哈希加密，将此加密结果与手机APP传送过来的空域密匙比较，如果相符则许可无人机起飞，否则不允许无人机起飞；

所述空域是由若干经纬度点限制的平面区域及上下海拔高度界定的，或由指定起点、终点、空域宽度、空域高度界定的。该专利克服了“事前将飞行空域限制数据写入无人机的控制盒内”的不足。但该专利无法确认无人飞行器是否处于飞行空域，无法有效地对无人飞行器进行管理和提供相关允许空域信息和避免与其他飞行器碰撞的作用。

专利文献CN104570872公开了一种无人机远程监控与管制方法，其包括无人机，所述的无人机包括无人机本体与设置在无人机上的自动驾驶仪，所述的自动驾驶仪通过无线传输链路与遥控器连接；所述的遥控器用于控制无人机，包括遥控器本体和安装在遥控器本体上的无线传输设备，其每隔一段时间就会往将所接收到的数据包向外界发送；所述的遥控器通过有线或无线方式和地面站连接，所述的地面站为总操作站，主要由操作主机构成，无人机只听从遥控器发出的指令；所述的无线传输设备与航空管制部门和服务站通过无线传输的方式连接；当无人机加电后，会进行加电初始化，同时控制自动驾驶仪通过预先设置好的程序进行搜星定位，并将筛选的数据发回给遥控器，遥控器会将这些信息和遥控器的加电初始化信息打包发回给航空管制部门的接收器和服务站的接收器；当航空管制部门发现无人机为非法起飞需要迫降时，航空管制部门能发送控制指令到遥控器上，遥控器接收到航空管制部门的指令后锁定通过其他途径进入遥控器的数据，使其不发生任何效用，此时遥控器只听从航空管制部门的指令，直到航空管制部门发出结束控制指令为止；当无人机操作者需要服务站远程协助时，首先通知服务站，服务站接收到信息后发送控制指令到遥控器上，遥控器接收到指令后也会锁定除航空管制部门外通过其他途径进入遥控器的数据，使其不发生任何效用，此时遥控器只听从服务站的指令，直到服务站发出结束控制指令为止。该专利实现了航空管制部门可以对飞行中的无人机进行监控，确定无人机的飞行地点、飞行高度及无人机本身是否存在安全隐患，判断是否安全飞行，如果有需要，可以对无人机进行远程迫降。但该专利结构复杂，需要人为控制且更新和升级缓慢且不方便，该专利无法在起飞前便介入验证，航空安全性较低。

因此，本领域急需一种能够根据需要及时更新和升级可飞空域数据和管理策略而不暴露如禁飞区域的敏感数据的无人飞行器飞行区域验证装置，且该装置能够进行身份合法性验证和飞行区域验证的双重验证，以及提供无人飞行器可飞区域的相关信息和避免与其他无人飞行器碰撞。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型公开的一种无人飞行器飞行区域验证装置包括云端服务器以及设在所述无人飞行器上的定位设备和验证设备，所述云端服务器设有存储飞行区域数据库的第一存储器。

所述验证设备发送与所述无人飞行器唯一对应的机器码到所述云端服务器，所述云端服务器识别所述机器码后发送所述无人飞行器合法的指令到所述验证设备。

连接定位设备的所述验证设备再发送经由所述定位设备测定的所述无人飞行器的位置信息到所述云端服务器，所述云端服务器识别所述位置信息后发送允许通过的信息到所述验证设备。

优选地，当所述无人飞行器起飞后，所述验证设备按照一定频率重复发送实时的位置信息到所述云端服务器，所述云端服务器在所述飞行区域数据库中识别所述位置信息是否属于该无人飞行器的飞行区域。

优选地，当所述位置信息属于所述飞行区域时，所述云端服务器发送该无人飞行器允许飞行区域的地图信息到所述验证设备。

优选地，当所述位置信息属于所述飞行区域时，所述云端服务器发送在所述位置信息预定范围内的其他无人飞行器的位置信息到所述验证设备。

更优选地，所述验证设备设有一次性写入的存储器，该存储器存储不可更改的与所述无人飞行器唯一对应的所述机器码。

更优选地，所述定位设备包括GPS定位器和高度计，所述定位设备将测量的所述无人飞行器的经纬度和高度作为所述位置信息发送到所述验证设备。更优选地，所述验证设备和云端服务器均包括数据处理器，所述数据处理器将发送的信息加密处理并增加校验码打包以及将接收的信息解密。

更优选地，验证设备通过无线通信设备和云端服务器通信。

本实用新型提出的方案能够利用云端服务器减轻无人飞行器处理数据的压力负载，且能够根据需要实时更新和升级飞行区域数据库，避免了暴露敏感数据且本实用新型可以在对无人飞行器操控前，进行无人机身份合法性验证和飞行区域验证的两层验证，进一步加强了航空安全，本实用新型还提供了飞行区域的地图信息，确保选择适当的飞行任务实施地点和提供了预定范围内的无人飞行器的位置信息以保障飞行安全性。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的无人飞行器飞行区域验证装置的结构示意图。

图2是根据本实用新型另一个实施例无人飞行器飞行区域验证装置的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释。

具体实施方式

以下详细描述实际上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受以上技术领域、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示的理论约束。如本文使用，术语“设备”或“器”是指任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备(单独地或者以任何组合)，包括而不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能性的其他适合的部件。此外，除非明确地具有相反的描述，否则词语“包括”及其不同的变型应被理解为隐含包括所述的部件但不排除任意其他部件。

本实用新型的实施例描述了一种无人飞行器飞行区域验证装置，如图1所示的根据本实用新型的一个实施例的无人飞行器飞行区域验证装置的示意图，一种无人飞行器飞行区域验证装置包括云端服务器1以及设在所述无人飞行器上的定位设备2和验证设备3。

在本领域中，无人飞行器是指采用自动控制、具有自动导航的无人飞行器。该无人飞行器可以是多旋翼式无人飞行器。无人飞行器可以是各种类型的无人飞行器，包括固定翼、多旋翼等各种能够在空域范围内进行多自由度活动的飞行器。无人飞行器可以包括飞行器本体、飞行控制设备和无线通信设备。

云端服务器1也就是云服务器，是一个服务器集群，有很多服务器，和通用的计算机架构类似，云端服务器1的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等。云端服务器1能够提供简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。所述云端服务器1含有飞行区域数据库。所述飞行区域数据库中存储了关于飞行区域的飞行许可权限的相关信息。相关信息至少包括无人飞行器的唯一对应的机器码，各个机器码对应的飞行区域时间和空间范围。机器码可以代表无人飞行器的类别，因此，对于不同类别的飞行器，还可以给予不同的权限，比如军用、商用、民用的无人飞行器在同一区域可能获得不同情况的飞行许可权限；再如根据禁飞区的禁飞理由和飞行器的登记所述关系，也可能获得不同的权限。举例来说：如果用户在云端服务器1中登记了某片地段的开发权在该用户手中，排除其他任何飞行器在该地段进行飞行活动；同时用户也可以登记要求，如果是该用户本人所拥有的飞行器，则可以在该地段进行飞行活动。如此，事实上还实现了对于无人飞行器飞行许可权限的分类管理，而且这种权限管理方式的更新完全可以在云端服务器1一方进行，而无需对已经出厂的无人机设备做任何额外更新和处理。

定位设备2可以使用各种能够实现机体自身物理位置定位的技术而实时地确定无人飞行器的位置信息，定位设备2包括但不限于GPS、北斗等。定位设备2可以由选自电子罗盘、高度计和GPS器组成的组中的一个或多个组成。

所述验证设备3发送与所述无人飞行器唯一对应的机器码到所述云端服务器1，当所述云端服务器1识别所述机器码属于所述飞行区域数据库时，所述云端服务器1发送所述无人飞行器合法的指令到所述验证设备3。

验证设备3可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。

所述验证设备3再发送经由所述定位设备2测定的所述无人飞行器的位置信息到所述云端服务器1，所述云端服务器1在所述飞行区域数据库中识别所述位置信息是否属于该无人飞行器的飞行区域。

当所述位置信息属于所述飞行区域时，所述云端服务器1发送允许通过的信息到所述验证设备3；当所述位置信息不属于所述飞行区域时，所述云端服务器1发送禁止通过的信息到所述验证设备3。

在一个实施例中，当所述无人飞行器起飞后，所述验证设备3按照一定频率重复发送实时的位置信息到所述云端服务器1，所述云端服务器1在所述飞行区域数据库中识别所述位置信息是否属于该无人飞行器的飞行区域。

在无人飞行器的飞行过程中，有可能发生进入禁飞区的情形，因此按照一定频率重复实施飞行区域授权验证，当云端服务器1允许飞行时，则正常飞行；当云端服务器1根据无人飞行器中的验证设备3发来的地址信息判断即将进入或进入禁飞区时，则向用户发出警告或者强制要求飞行器自动返航。因此，本装置可以实时地持续地识别无人飞行器是否在该无人飞行器的飞行区域中飞行。

在一个实施例中，当所述位置信息属于所述飞行区域时，所述云端服务器1发送该无人飞行器允许飞行区域的地图信息到所述验证设备3。

由于关于具体何处为禁飞区域的信息基本保存在专门设置的云端服务器1中，用户不会以地图方式得知所有的禁飞区域，对于空域管理部门或者组织而言，能够有效的保密一些可能的敏感信息。但是，同时也为了方便用户，避免用户在不可预知的情况下，遇到各种起飞管制，本装置虽然并不提供禁飞区域的地图，但是可以向用户提供可飞行区域的地图，尤其是用户当前所处位置附近的明确可飞行的空域范围。这些可飞行的空域范围通常为较为稳定的允许飞行器活动的范围，比如户外广场或者空地等，由于这些地域范围相对来说不会频发空域管理事件，因此采用定期数据更新的方式即可确保数据的基本有效性。

用户在选择飞行场地的时候，也可参考这些高概率能实施飞行的场地去行动，这样避免客户在极端情况下，反复多次选择飞行地点，却总是遇到飞行管控，不让起飞的情况。当然，在所述可允许无人飞行器活动的范围临时发生空域飞行管制事件时，面对这种冲突情况，出于空域安全为第一考虑因素的原因，在本装置中，仍可通过前述的飞行验证机制，完成临时飞行管制。

在一个实施例中，当所述位置信息属于所述飞行区域时，所述云端服务器1发送在所述位置信息预定范围内的其他无人飞行器的位置信息到所述验证设备3以避免所述无人飞行器的碰撞。

目前，无人飞行器的使用仅仅局限在特定的任务空域，其潜在的作用远远没有发挥。随着无人飞行器应用的进一步推广，无人机有可能进入公共空域。必须对无人机采取飞行安全的防撞技术，防止无人飞行器发生相撞事故。本装置通过提供所述无人飞行器的所述位置信息的预定范围内的其他无人飞行器的位置信息到所述验证设备3以避免所述无人飞行器的碰撞，进一步提高了航空安全性。

在本实施例中，无人飞行器飞行区域验证装置实现了以下技术效果：

1.将禁飞区域的管理直接插入至对无人飞行器的操控之前，使得禁飞管控更加可靠；

2.将禁飞的管理分为两个层级，第一个层级是判断无人飞行器本身是否为合法飞行器，第二个层级是当前的区域是否属于合法的飞行区域，进一步加强了航空安全；

3.在用户这一端，无论是无人飞行器内还是遥控端都不存在固定的禁飞区资料，可以避免暴露空域管理部门对于空域禁飞等级规划的相关信息；

4.无人飞行器与云端服务器1之间需要进行通信的数据量只有地理信息和飞行管理信息，关于禁飞区域的数据更新、数据规划、数据计算等负载全部由专门设置的云端服务器1完成，减小了用户端无人飞行器和/或控制台的数据处理负载压力；

5.由于飞行许可的管理策略也均保存在云端服务器1上，因此对于策略进行修改或者升级，也无需对现有用户手中的无人飞行器设备做任何升级或者处理；

6.虽然禁飞区属于敏感数据，但是对应的，可以向用户提供可飞行区域的地理信息，如此也能确保用户有的放矢的去选择适当的飞行任务实施地点和预定范围内的无人飞行器的位置信息以保障飞行安全性。

如图2所示的根据本实用新型另一个实施例的无人飞行器飞行区域验证装置的示意图，无人飞行器飞行区域验证装置包括云端服务器1以及设在所述无人飞行器上的定位设备2和验证设备3。

所述验证设备3发送与所述无人飞行器唯一对应的机器码到所述云端服务器1，当所述云端服务器1识别所述机器码属于所述飞行区域数据库时，所述云端服务器1发送所述无人飞行器合法的指令到所述验证设备3。

验证设备3可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。

所述验证设备3设有一次性写入的存储器4，该存储器4存储不可更改的与所述无人飞行器唯一对应的所述机器码。

所述验证设备3再发送经由所述定位设备2测定的所述无人飞行器的位置信息到所述云端服务器1，所述云端服务器1在所述飞行区域数据库中识别所述位置信息是否属于该无人飞行器的飞行区域。

当所述位置信息属于所述飞行区域时，所述云端服务器1发送允许通过的信息到所述验证设备3；当所述位置信息不属于所述飞行区域时，所述云端服务器1发送禁止通过的信息到所述验证设备3。

所述定位设备2包括GPS定位器5和高度计6，所述定位设备2将测量的所述无人飞行器的经纬度和高度作为所述位置信息发送到所述验证设备3。

所述验证设备3和云端服务器1均包括数据处理器7、7’，所述数据处理器7、7’将发送的信息加密处理并增加校验码打包以及将接收的信息解密。为了通信安全，增加对外发数据的加密处理，避免明码传递信息,对数据进行增加校验码打包，减低数据冗余出错的可能性。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种无人飞行器飞行区域验证装置，其包括云端服务器(1)以及设在所述无人飞行器上的定位设备(2)和验证设备(3)，所述云端服务器(1)设有存储飞行区域数据库的第一存储器，其中，

所述验证设备(3)发送与所述无人飞行器唯一对应的机器码到所述云端服务器(1)，所述云端服务器(1)识别所述机器码后发送所述无人飞行器合法的指令到所述验证设备(3)，

连接定位设备(2)的所述验证设备(3)再发送经由所述定位设备(2)测定的所述无人飞行器的位置信息到所述云端服务器(1)，所述云端服务器(1)识别所述位置信息后发送允许通过的信息到所述验证设备(3)。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：所述验证设备(3)按照一定频率重复发送实时的位置信息到所述云端服务器(1)。

3.根据权利要求2所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：所述云端服务器(1)发送该无人飞行器允许飞行区域的地图信息到所述验证设备(3)。

4.根据权利要求2所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：所述云端服务器(1)发送在所述位置信息预定范围内的其他无人飞行器的位置信息到所述验证设备(3)。

5.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：所述验证设备(3)设有一次性写入的存储器(4)，该存储器(4)存储不可更改的与所述无人飞行器唯一对应的所述机器码。

6.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：所述定位设备(2)包括GPS定位器(5)和高度计(6)，所述定位设备(2)将测量的所述无人飞行器的经纬度和高度作为所述位置信息发送到所述验证设备(3)。

7.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：所述验证设备(3)和云端服务器(1)均包括数据处理器(7、7’)，所述数据处理器(7、7’)将发送的信息加密处理并增加校验码打包以及将接收的信息解密。

8.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：验证设备(3)为通用处理器。

9.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：定位设备(2)可以由选自电子罗盘、高度计和GPS器组成的组中的一个或多个组成。

10.根据权利要求1所述的无人飞行器飞行区域验证装置，其特征在于：验证设备(3)通过无线通信设备和云端服务器(1)通信。