CN206515670U - 一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，包括云服务器和云监控硬件；所述云监控硬件包括寻踪模块及无线通信模块；所述无线通信模块用于云监控硬件与云服务器建立无线通信连接，所述无线通信模块连接在无人机自动驾驶仪数据接口上；所述寻踪模块包括声音报警装置和/或光报警装置。本监控系统可有效提高搭载该系统的无人机在非正常降落时的寻回效率。

Description

一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统

技术领域

本实用新型涉及无人机系统技术领域，特别是涉及一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统。

背景技术

随着无人机系统在航测、管线巡查、区域巡逻等领域的应用越来越广泛，无人机作业的范围不可避免的扩展到人口密集的城市边界或是人迹罕至的野外，无人机状态实时远程监控对于无人机飞行安全、飞行管理效率以及作业效果的影响越来越显著。云技术作为在广域网范围内将硬件、软件、网络等一系列资源统一起来，实现数据的计算、储存、处理和共享的一种托管技术正在悄然进入无人机远程监控领域。目前的无人机云监控系统一般使用自带的无线数据链路将自动驾驶仪的飞行状态和能源分系统、动力分系统、通信分系统等状态信息发送到云服务器，接入云服务器的PC机和移动设备获取这些信息来实时监控无人机系统状态，这种方式的显著问题是云监控系统的正常工作完全依赖于无人机系统的正常工作，例如：无人机部分传感器故障，则云服务器端就无法获取到相应的信息，无人机系统在云服务器端掉线，不利于持续监控无人机状态。

另外，由于无人机特殊的气动布局以及淡化了无人机系统冗余设计，系统可靠性一般低于有人驾驶飞行器，在原理样机飞行试验的系统辨识和无人机飞行异常后的数据分析中都需要高频率的飞行数据存储功能；同时，无人机在地形地貌较为复杂的山区、丛林或远离基地的区域非正常降落，则难以快速定位降落地点，成功找到无人机，即当无人机中搭载有高价值任务设备时，一旦无人机在偏僻区域非常降落，寻获高价值任务设备的概率很低。

实用新型内容

针对上述提出的无人机在偏僻区域非正常降落时，存在的无人机难以寻获的问题，本实用新型提供了一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，本监控系统可有效提高搭载该系统的无人机在非正常降落时的寻回效率。

本实用新型提供的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统通过以下技术要点来解决问题：一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，包括云服务器和云监控硬件；

所述云监控硬件包括寻踪模块及无线通信模块；

所述无线通信模块用于云监控硬件与云服务器建立无线通信连接，所述无线通信模块连接在无人机自动驾驶仪数据接口上；

所述寻踪模块包括声音报警装置和/或光报警装置。

具体的，以上无线通信模块用于建立云监控硬件与云服务器之间的无线通信，而无人机自动驾驶仪本身可输出飞行参数、位置等信息，这样，通过以上无线通信模块，在无人机发生非正常降落时，可通过无人机非正常降落之前的位置信息或降落后的位置信息，以上位置信息用于快速确认降落范围或地点；同时配合以上寻踪模块发出的声音和光信号，在搜寻人员到达非正常降落地点后，可帮助搜寻人员快速找到无人机。即以上通过无线通信模块发出的位置信息和寻踪模块发出的报警信息相互配合，可达到提高搭载该系统的无人机在非正常降落时的寻回效率的目的。

作为本领域技术人员，以上云监控硬件和寻踪模块只需要搭载在需要监控的无人机上，以上云监控硬件和寻踪模块的电源可共用现有无人机上的电源或设置独立的电源。

优选设置为寻踪模块中的光报警装置为发光二极管，这样，可通过频闪光源信号或指定频段的电磁脉冲信号提示现场搜寻人员。

同时，由于云服务器的互联网功能，搜寻人员可通过与云服务器网络连接的电子设备，通过在电子设备上同时显示无人机所在位置及电子设备所在位置的方式，方便搜寻人员到达坠落现场后快速向无人机靠近或完成搜寻工作。

更进一步的技术方案为：

为使得无人机能够本地存储无人机飞行数据或飞行过程中所采集数据，还包括存储模块，所述存储模块连接在无人机自动驾驶仪数据接口上。以上存储模块所存储数据对于离线飞行数据分析，修正自动驾驶仪参数、检查无人机系统异常以及飞行事故分析具有重要作用。优选的，所述存储模块的数据记录速度高于无线通信模块的数据传输速度，这样，可获得较为经济的设置成本和结构合理性。同时，本方案中，在无线通信模块发生故障或信号被干扰后，可通过所述存储模块获取到无人机工作过程中的相关数据。

所述云监控硬件包括GPS模块、有线通信模块，所述GPS模块与云服务器之间通过无线通信模块建立无线通信连接，所述GPS模块数据输出端与无人机自动驾驶仪数据接口之间通过有线通信模块相连。

现有技术中，使用GPS定位系统进行导航解算的无人机非常依赖GPS信号的稳定性，若GPS信号异常，轻者无法正常航线飞行，任务失败，重者导航系统失效，无人机坠毁。

以上方案中，由于GPS模块与云服务器之间通过无线通信模块建立无线通信连接，这样，GPS模块获得的位置和速度信息通过无线通信模块发送给云服务器，避免了诸如自动驾驶仪内置GPS故障、自动驾驶仪无法正常运行等情况，导致的无人机控制或监管者无法接收无人机相应信息的情况，这样，可保证自动驾驶仪故障情况下云服务器依然能够持续监控无人机的基本信息，可为特殊情况判断和处置提供宝贵依据。

同时，设置为GPS模块数据输出端与无人机自动驾驶仪数据接口之间通过有线通信模块相连，当自动驾驶仪的内置GPS失效时，使用云监控硬件中的GPS模块作为自动驾驶仪的GPS信号源，避免由于自动驾驶仪内置GPS失效可能引起的导航解算发散，这样，可达到提高无人机系统执行任务可靠性和系统安全性的目的。

以上云监控硬件与无人机自动驾驶仪之间采用有线通信，这样，不仅利于通信的可靠性，同时利于降低通信成本。

现有技术中，随着对无人机空管水平的提高，现有技术中出现了强制接管无人机或迫降的设备，但这些设备一般需要在无人机所在区域周围直接向无人机发出强制接管或迫降信号，即所需设备需要在被监控区域。作为一种支持无人机所有者或主管单位可通过云服务器发送警示或强制接管无人机终止飞行的指令，避免在融合空域飞行的无人机出现不当行为，提高无人机空管水平的技术方案，所述云监控硬件还包括微控制器，所述微控制器与无人机自动驾驶仪数据接口之间通过有线通信模块连接，所述无线通信模块与微控制器的数据接口通过有线通信模块连接，所述无线通信模块与云服务器之间建立的无线通信为双向通信。

以上方案中，无线通信模块用于云监控硬件与云服务器建立无线数据连接，微控制器用于数据处理，同时微控制器与无人机自动驾驶仪数据连接。采用以上方案，可通过现有互联网技术，无人机所有者或主管单位，利用与云服务器有网络连接的电子设备，即可实现无人机的位置、飞行数据监控、强制指令发送等。如当无人机监控人员发现无人机接近或进入禁飞区域时，可通过电子设备向云服务发出返航或迫降指令，以上指令最终由微控制器发送至无人机自动驾驶仪。

为使得所述寻踪模块能够在需要的情况下才发出报警信号，以节省无人机系统的耗电，特别是在无人机非正常降落后，能够使得寻踪模块能够较长时间发出有效的报警信号，所述寻踪模块连接在微控制器和/或无线通信模块上。本方案旨在实现在需要的情况下，寻踪模块才输出报警信号，如在寻踪模块与微控制器相连时，寻踪模块可在无人机自动驾驶仪无输出信号或GPS信号后，发出报警，或在无人机坠毁，微控制器无任何响应时发出报警；在寻踪模块与无线通信模块相连时，寻踪模块可通过无线通信模块收到的控制指令，发出报警输出。通过本方案，可极大提高寻踪模块的可靠性。

作为有线通信模块的具体实现方式，所述有线通信模块为CAN通信模块。

作为有线通信模块的具体实现方式，所述有线通信模块为串口通信模块。

作为一种覆盖范围广的无线通信模块实现方案，所述无线通信模块为2G网络通信模块，所述无线通信模块与云服务器通过2G网络无线通信。

作为一种覆盖范围广、数据传输可靠的实现方案，所述无线通信模块为卫星网络通信模块，所述无线通信模块与云服务器通过卫星信号无线通信。

由于云监控硬件需要安装在无人机上，为使得本云监控硬件不影响无人机系统供电，即在不改变无人机系统供电电路设计的基础上，能够使得云监控硬件发挥其功能，所述云监控硬件还包括电源模块，所述电源模块作为云监控硬件的供电模块。

本实用新型具有以下有益效果：

以上无线通信模块用于建立云监控硬件与云服务器之间的无线通信，而无人机自动驾驶仪本身可输出飞行参数、位置等信息，这样，通过以上无线通信模块，在无人机发生非正常降落时，可通过无人机非正常降落之前的位置信息或降落后的位置信息，以上位置信息用于快速确认降落范围或地点；同时配合以上寻踪模块发出的声音和光信号，在搜寻人员到达非正常降落地点后，可帮助搜寻人员快速找到无人机。即以上通过无线通信模块发出的位置信息和寻踪模块发出的报警信息相互配合，可达到提高搭载该系统的无人机在非正常降落时的寻回效率的目的。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统一个具体实施例的系统拓扑图。

图中的编号依次为：1、自动驾驶仪，101、电源模块，102、数据接口，2、云服务器，201、云服务器无线通信模块，202、监控设备，3、云监控硬件，301、微控制器，302、电源接口，303、无线通信模块，304、有线通信模块，305、GPS模块，306、内置电池模块，307、存储模块，308、寻踪模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，包括云服务器2和云监控硬件3；

所述云监控硬件3包括寻踪模块308及无线通信模块303；

所述无线通信模块303用于云监控硬件3与云服务器2建立无线通信连接，所述无线通信模块303连接在无人机自动驾驶仪1数据接口102上；

所述寻踪模块308包括声音报警装置和/或光报警装置。

具体的，以上无线通信模块303用于建立云监控硬件3与云服务器2之间的无线通信，而无人机自动驾驶仪1本身可输出飞行参数、位置等信息，这样，通过以上无线通信模块303，在无人机发生非正常降落时，可通过无人机非正常降落之前的位置信息或降落后的位置信息，以上位置信息用于快速确认降落范围或地点；同时配合以上寻踪模块308发出的声音和光信号，在搜寻人员到达非正常降落地点后，可帮助搜寻人员快速找到无人机。即以上通过无线通信模块303发出的位置信息和寻踪模块308发出的报警信息相互配合，可达到提高搭载该系统的无人机在非正常降落时的寻回效率的目的。

作为本领域技术人员，以上云监控硬件3和寻踪模块308只需要搭载在需要监控的无人机上，以上云监控硬件3和寻踪模块308的电源可共用现有无人机上的电源或设置独立的电源。

优选设置为寻踪模块308中的光报警装置为发光二极管，这样，可通过频闪光源信号或指定频段的电磁脉冲信号提示现场搜寻人员。

同时，由于云服务器2的互联网功能，搜寻人员可通过与云服务器2网络连接的电子设备，通过在电子设备上同时显示无人机所在位置及电子设备所在位置的方式，方便搜寻人员到达坠落现场后快速向无人机靠近或完成搜寻工作。

本实施例中，所述云服务器2包括监控设备202和云服务器无线通信模块201，所述无线通信模块303与云服务器无线通信模块201相对应，所述监控设备202包括以下设备中的一种或几种：显示设备、数据中转设备、数据存储设备、数据分析处理设备。

本实施例中，所述寻踪模块308上设置内置电池模块306，以使得无人机在如坠毁情况下，寻踪模块308依然能够独立工作。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：为使得无人机能够本地存储无人机飞行数据或飞行过程中所采集数据，还包括存储模块307，所述存储模块307连接在无人机自动驾驶仪1数据接口102上。以上存储模块307所存储数据对于离线飞行数据分析，修正自动驾驶仪1参数、检查无人机系统异常以及飞行事故分析具有重要作用。本实施例中，所述存储模块307采用SD卡，这样，可获得高速的数据读写速度。

作为一种覆盖范围广的无线通信模块303实现方案，所述无线通信模块303为2G网络通信模块，所述无线通信模块303与云服务器2通过2G网络无线通信。

作为一种覆盖范围广、数据传输可靠的实现方案，所述无线通信模块303为卫星网络通信模块，所述无线通信模块303与云服务器2通过卫星信号无线通信。

由于云监控硬件3需要安装在无人机上，为使得本云监控硬件3不影响无人机系统供电，即在不改变无人机系统供电电路设计的基础上，能够使得云监控硬件3发挥其功能，所述云监控硬件3还包括电源模块101，所述电源模块101作为云监控硬件3的供电模块。本实施例中，云监控硬件3各耗电部件上均设置电源接口302，所述电源模块101与电源接口302电连接。

本实施例中，所述卫星网络通信模块采用铱星系统模块。

实施例3：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：所述云监控硬件3包括GPS模块305、有线通信模块304，所述GPS模块305与云服务器2之间通过无线通信模块303建立无线通信连接，所述GPS模块305数据输出端与无人机自动驾驶仪1数据接口102之间通过有线通信模块304相连。

现有技术中，使用GPS定位系统进行导航解算的无人机非常依赖GPS信号的稳定性，若GPS信号异常，轻者无法正常航线飞行，任务失败，重者导航系统失效，无人机坠毁。

以上方案中，由于GPS模块305与云服务器2之间通过无线通信模块303建立无线通信连接，这样，GPS模块305获得的位置和速度信息通过无线通信模块303发送给云服务器2，避免了诸如自动驾驶仪1内置GPS故障、自动驾驶仪1无法正常运行等情况，导致的无人机控制或监管者无法接收无人机相应信息的情况，这样，可保证自动驾驶仪1故障情况下云服务器2依然能够持续监控无人机的基本信息，可为特殊情况判断和处置提供宝贵依据。

同时，设置为GPS模块305数据输出端与无人机自动驾驶仪1数据接口102之间通过有线通信模块304相连，当自动驾驶仪1的内置GPS失效时，使用云监控硬件3中的GPS模块305作为自动驾驶仪1的GPS信号源，避免由于自动驾驶仪1内置GPS失效可能引起的导航解算发散，这样，可达到提高无人机系统执行任务可靠性和系统安全性的目的。

以上云监控硬件3与无人机自动驾驶仪1之间采用有线通信，这样，不仅利于通信的可靠性，同时利于降低通信成本。

现有技术中，随着对无人机空管水平的提高，现有技术中出现了强制接管无人机或迫降的设备，但这些设备一般需要在无人机所在区域周围直接向无人机发出强制接管或迫降信号，即所需设备需要在被监控区域。作为一种支持无人机所有者或主管单位可通过云服务器2发送警示或强制接管无人机终止飞行的指令，避免在融合空域飞行的无人机出现不当行为，提高无人机空管水平的技术方案，所述云监控硬件3还包括微控制器301，所述微控制器301与无人机自动驾驶仪1数据接口102之间通过有线通信模块304连接，所述无线通信模块303与微控制器301的数据接口102通过有线通信模块304连接，所述无线通信模块303与云服务器2之间建立的无线通信为双向通信。

以上方案中，无线通信模块303用于云监控硬件3与云服务器2建立无线数据连接，微控制器301用于数据处理，同时微控制器301与无人机自动驾驶仪1数据连接。采用以上方案，可通过现有互联网技术，无人机所有者或主管单位，利用与云服务器2有网络连接的电子设备，即可实现无人机的位置、飞行数据监控、强制指令发送等。如当无人机监控人员发现无人机接近或进入禁飞区域时，可通过电子设备向云服务发出返航或迫降指令，以上指令最终由微控制器301发送至无人机自动驾驶仪1。

为使得所述寻踪模块308能够在需要的情况下才发出报警信号，以节省无人机系统的耗电，特别是在无人机非正常降落后，能够使得寻踪模块308能够较长时间发出有效的报警信号，所述寻踪模块308连接在微控制器301和/或无线通信模块303上。本方案旨在实现在需要的情况下，寻踪模块308才输出报警信号，如在寻踪模块308与微控制器301相连时，寻踪模块308可在无人机自动驾驶仪1无输出信号或GPS信号后，发出报警，或在无人机坠毁，微控制器301无任何响应时发出报警；在寻踪模块308与无线通信模块303相连时，寻踪模块308可通过无线通信模块303收到的控制指令，发出报警输出。通过本方案，可极大提高寻踪模块308的可靠性。

作为有线通信模块304的具体实现方式，所述有线通信模块304为CAN通信模块。

作为有线通信模块304的具体实现方式，所述有线通信模块304为串口通信模块。

本实施例中，所述微控制器301采用stm32系列单片机，

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，包括云服务器和云监控硬件；

所述云监控硬件包括寻踪模块及无线通信模块；

所述无线通信模块用于云监控硬件与云服务器建立无线通信连接，所述无线通信模块连接在无人机自动驾驶仪数据接口上；

所述寻踪模块包括声音报警装置和/或光报警装置。

2.根据权利要求1所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块连接在无人机自动驾驶仪数据接口上。

3.根据权利要求1所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述云监控硬件包括GPS模块、有线通信模块，所述GPS模块与云服务器之间通过无线通信模块建立无线通信连接，所述GPS模块数据输出端与无人机自动驾驶仪数据接口之间通过有线通信模块相连。

4.根据权利要求3所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述云监控硬件还包括微控制器，所述微控制器与无人机自动驾驶仪数据接口之间通过有线通信模块连接，所述无线通信模块与微控制器的数据接口通过有线通信模块连接，所述无线通信模块与云服务器之间建立的无线通信为双向通信。

5.根据权利要求4所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述寻踪模块连接在微控制器和/或无线通信模块上。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述有线通信模块为CAN通信模块。

7.根据权利要求3至5中任意一项所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述有线通信模块为串口通信模块。

8.根据权利要求1所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述无线通信模块为2G网络通信模块，所述无线通信模块与云服务器通过2G网络无线通信。

9.根据权利要求1所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述无线通信模块为卫星网络通信模块，所述无线通信模块与云服务器通过卫星信号无线通信。

10.根据权利要求1所述的一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统，其特征在于，所述云监控硬件还包括电源模块，所述电源模块作为云监控硬件的供电模块。