本發(fā)明涉及無人機(jī)飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機(jī)驅(qū)趕系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

無人機(jī)控制技術(shù)研究是目前國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。近十幾年來，無人機(jī)已被廣泛應(yīng)用于航拍攝影、電力巡檢、環(huán)境監(jiān)測、森林防火、災(zāi)情巡查、防恐救生、軍事偵察、戰(zhàn)場評(píng)估等領(lǐng)域，有效克服了有人駕駛飛機(jī)進(jìn)行空中作業(yè)的不足，降低了購買與維護(hù)成本，提高了運(yùn)載工具的安全性。

無人機(jī)空中作業(yè)時(shí)，面臨著山脈、建筑物、樹木、輸電線路等有形障礙物的安全威脅，以及禁飛區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)等無形障礙物的約束。如果躲避不及就會(huì)發(fā)生墜機(jī)事件、產(chǎn)生安全隱患，甚至對(duì)操作者或者他人造成傷害；同時(shí)也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)有形障礙物的自動(dòng)避讓，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在，但對(duì)于無形避讓，現(xiàn)有技術(shù)中寥寥無幾，申請(qǐng)?zhí)枮?01310036271.8的中國發(fā)明專利公開了一種無人機(jī)避障控制方法，設(shè)有無人機(jī)子系統(tǒng)和地面站子系統(tǒng)，無人機(jī)子系統(tǒng)包含嵌入控制器和無線數(shù)據(jù)鏈的機(jī)載端，嵌入式飛行控制器內(nèi)置衛(wèi)星定位接收機(jī)和高度傳感器；地面站子系統(tǒng)包含嵌入式監(jiān)控計(jì)算機(jī)和無線數(shù)據(jù)鏈的地面端，嵌入式監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)置包含障礙物地理信息的電子地圖；在地面站子系統(tǒng)的嵌入式監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)置的電子地圖上，確定飛行區(qū)域中障礙物的地位置，建立虛擬的障礙物多邊形柱體，并將其形體數(shù)據(jù)下載到嵌入式飛行控制器，嵌入式飛行控制器實(shí)時(shí)獲取無人機(jī)的當(dāng)前位置并計(jì)算出與障礙物多邊形柱體的空間關(guān)系，然后生成無人機(jī)的軌跡指令，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自動(dòng)避障。這種方式借助于電子地圖，可以通過在電子地圖上輸入禁飛或危險(xiǎn)區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)無形障礙物的避讓，但是該種方法需要依靠較完善的地圖信息、較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信做支撐，才能完成相關(guān)任務(wù)，且一旦有新的禁飛區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)劃定時(shí)，該種避讓方式不能及時(shí)更新電子地圖，容易進(jìn)入禁飛區(qū)，因此，該種手段不能應(yīng)對(duì)隨時(shí)變化的禁飛區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)的劃定。

另外，無人機(jī)無監(jiān)管的飛行會(huì)帶來一些困擾，由于飛行器本身質(zhì)量水平不一，控制飛行器的飛手的操縱水平差異也很大，所以，無人機(jī)誤入一些禁飛區(qū)的新聞屢見不鮮，甚至也誘發(fā)了一些敏感人士擔(dān)心，可能會(huì)有不良人士操縱四軸飛行器來實(shí)施偷拍，在重點(diǎn)安防區(qū)域，如果無人機(jī)抵近飛行，則需要采取主動(dòng)防御措施，防止無人機(jī)抵近拍攝，非法傳遞信息，甚至攜帶危險(xiǎn)品進(jìn)入重點(diǎn)安防區(qū)域。因此重點(diǎn)安防區(qū)域存在偵測并抵御無人機(jī)飛行的需求?，F(xiàn)有法規(guī)對(duì)于通航領(lǐng)域的飛行管理還不是很完善，但是對(duì)于飛行高度不高，往往處于視距范圍內(nèi)的無人機(jī)，目前的監(jiān)管還是一個(gè)空白。

因此，當(dāng)前存在一種需求，是能夠提前感應(yīng)到高速飛行的無人機(jī)，并實(shí)施預(yù)警和提供有針對(duì)性的信號(hào)壓制，以及能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確檢測無形障礙物、判斷無形障礙物的具體方位、且可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單的無人機(jī)無形障礙物檢測裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何克服現(xiàn)有技術(shù)中有效驅(qū)趕無人機(jī)仍然是空白的缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無人機(jī)驅(qū)趕系統(tǒng)，包括信號(hào)接收器、分析儀和信號(hào)發(fā)射器，所述信號(hào)接收器、分析儀和信號(hào)發(fā)射器之間通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述信號(hào)接收器，用于接收控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)，并將所述信號(hào)發(fā)送給所述分析儀；所述分析儀，用于對(duì)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析得到信號(hào)的編碼組，并將所述信號(hào)的編碼組發(fā)送給所述信號(hào)發(fā)射器；所述信號(hào)發(fā)射器，用于根據(jù)所述信號(hào)的編碼組發(fā)送模擬操作信號(hào)；所述模擬操作信號(hào)包括模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)和/或模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述控制區(qū)域包括禁飛區(qū)域、警告區(qū)域和安全區(qū)域，在所述禁飛區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)；在所述警告區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)；在所述安全區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器不發(fā)送信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述禁飛區(qū)域包括返航區(qū)域和強(qiáng)制降落區(qū)域，在所述返航區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)；在所述強(qiáng)制降落區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào)接收器，每個(gè)信號(hào)接收器將接收到的控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)發(fā)送給所述分析儀；所述分析儀對(duì)每個(gè)信號(hào)接收器發(fā)送的無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析，得到無人機(jī)控制器當(dāng)前所在的位置。

進(jìn)一步地，所述分析儀包括功率分配模塊、帶通濾波模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和頻譜分析模塊，所述功率分配模塊用于將接收到的信號(hào)按照功率大小分為多路信號(hào)，所述帶通濾波模塊用于將每路信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述頻譜分析單元用于將時(shí)域信號(hào)變化轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種無人機(jī)驅(qū)趕方法，包括以下步驟：S1、接收控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)；S2、對(duì)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析得到信號(hào)的編碼組；S3、根據(jù)所述信號(hào)的編碼組發(fā)送模擬操作信號(hào)，所述模擬操作信號(hào)包括模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)和/或模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中的控制區(qū)域包括禁飛區(qū)域、警告區(qū)域和安全區(qū)域，在所述禁飛區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)；在所述警告區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)；在所述安全區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器不發(fā)送信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述禁飛區(qū)域包括返航區(qū)域和強(qiáng)制降落區(qū)域，在所述返航區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)；在所述強(qiáng)制降落區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中包括接收控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的多個(gè)交互信號(hào)和多個(gè)操作信號(hào)，對(duì)所有交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析，得到無人機(jī)控制器當(dāng)前所在的位置。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中對(duì)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析具體包括：S31、將接收到的信號(hào)按照功率大小分為多路信號(hào)；S32、將每路信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；S33、將壓制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；S34、將時(shí)域信號(hào)變化轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)。

本發(fā)明的無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)及方法，具有如下有益效果：1、本發(fā)明的無人機(jī)驅(qū)趕系統(tǒng)及方法能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確檢測無形障礙物并實(shí)施驅(qū)趕，且能夠判斷無形障礙物的具體方位，可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單。

2、本發(fā)明的無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)及方法能夠有效保障了個(gè)人隱私，也可以保障安防區(qū)域的隱秘性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1為本發(fā)明的無人機(jī)驅(qū)趕系統(tǒng)的框圖；圖2為本發(fā)明的無人機(jī)驅(qū)趕方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種無人機(jī)驅(qū)趕系統(tǒng)，包括信號(hào)接收器、分析儀、信號(hào)發(fā)射器，各個(gè)儀器之間通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述信號(hào)接收器，用于接收控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)，并將所述信號(hào)發(fā)送給所述分析儀；所述分析儀，用于對(duì)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析得到信號(hào)的編碼組，并將所述信號(hào)的編碼組發(fā)送給所述信號(hào)發(fā)射器；所述信號(hào)發(fā)射器，用于根據(jù)所述信號(hào)的編碼組發(fā)送模擬操作信號(hào)；所述模擬操作信號(hào)包括模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)和/或模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述控制區(qū)域包括禁飛區(qū)域、警告區(qū)域和安全區(qū)域，在所述禁飛區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)；在所述警告區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)；在所述安全區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器不發(fā)送信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述禁飛區(qū)域包括返航區(qū)域和強(qiáng)制降落區(qū)域，在所述返航區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)；在所述強(qiáng)制降落區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào)接收器，每個(gè)信號(hào)接收器將接收到的控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)發(fā)送給所述分析儀；所述分析儀對(duì)每個(gè)信號(hào)接收器發(fā)送的無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析，得到無人機(jī)控制器當(dāng)前所在的位置。

進(jìn)一步地，所述分析儀包括功率分配模塊、帶通濾波模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和頻譜分析模塊，所述功率分配模塊用于將接收到的信號(hào)按照功率大小分為多路信號(hào)，所述帶通濾波模塊用于將每路信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述頻譜分析單元用于將時(shí)域信號(hào)變化轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)。

所述功率分配模塊中功率大小具體涉及信道參數(shù)計(jì)算，接收鏈路電平估算，接收鏈路的最低接收電平PR_min按下式計(jì)算：PR_min＝[Eb/Nc]+[B]+[K]+[T]+[NF]-[PG]；式中：Eb/Nc為歸一化信噪比，取為8.5dB（即對(duì)應(yīng)于誤碼率10^-5，解調(diào)門限為10.2dB，再減去譯碼增益5dB）；B為通帶帶寬；K波爾茲曼常數(shù)：- 228.6dB；T為系統(tǒng)噪聲溫度，取為356K（28.94dB）；NF接收機(jī)噪聲系數(shù)，取為3dB；PG擴(kuò)頻處理增益：10lg0(0dB)。將各數(shù)值代入上式后，可計(jì)算出系統(tǒng)接收鏈路的最低接收電平PR_min。

通過上面的信道參數(shù)計(jì)算，得到的系統(tǒng)發(fā)射/接收鏈路的最低接收電平PR_min，帶入鏈路功率估算式中：PT＝[PR]-[GT]-[GR]+[Lfs]+[SM] ，PR為最小接收電平（對(duì)應(yīng)于誤差率10^-5）；GT為發(fā)射天線的增益；GR為接收天線的增益；Lfs為自由空間傳播損耗，帶入計(jì)算的計(jì)算過程為：35.9+243gD(km)+243gf(MHz)；SM系統(tǒng)余量：19dB(防跌落電平儲(chǔ)備7dB，多徑衰落余量6.3dB，極化損失2dB，解調(diào)抖動(dòng)0.7dB，饋線損耗2dB)；將各數(shù)值代入上式后，計(jì)算出壓制信號(hào)的功率。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種無人機(jī)驅(qū)趕方法，包括以下步驟：S1、接收控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)；S2、對(duì)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析得到信號(hào)的編碼組；S3、根據(jù)所述信號(hào)的編碼組發(fā)送模擬操作信號(hào)，所述模擬操作信號(hào)包括模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)和/或模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中的控制區(qū)域包括禁飛區(qū)域、警告區(qū)域和安全區(qū)域，在所述禁飛區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)或強(qiáng)制降落信號(hào)；在所述警告區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)向無人機(jī)控制器發(fā)送的返航請(qǐng)求或更改路線請(qǐng)求的交互信號(hào)；在所述安全區(qū)域內(nèi)，所述信號(hào)發(fā)射器不發(fā)送信號(hào)。進(jìn)一步地，所述禁飛區(qū)域包括返航區(qū)域和強(qiáng)制降落區(qū)域，在所述返航區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的返航信號(hào)；在所述強(qiáng)制降落區(qū)域，所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的模擬操作信號(hào)是模擬無人機(jī)控制器發(fā)送給無人機(jī)的強(qiáng)制降落信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中包括接收控制區(qū)域內(nèi)無人機(jī)的多個(gè)交互信號(hào)和多個(gè)操作信號(hào)，對(duì)所有交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析，得到無人機(jī)控制器當(dāng)前所在的位置。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中對(duì)無人機(jī)的交互信號(hào)和操作信號(hào)進(jìn)行分析具體包括：S31、將接收到的信號(hào)按照功率大小分為多路信號(hào)；S32、將每路信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；S33、將壓制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；S34、將時(shí)域信號(hào)變化轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)。

本發(fā)明的無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)及方法，具有如下有益效果：1、本發(fā)明的無人機(jī)驅(qū)趕系統(tǒng)及方法能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確檢測無形障礙物并實(shí)施驅(qū)趕，且能夠判斷無形障礙物的具體方位，可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單。

2、本發(fā)明的無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)及方法能夠有效保障了個(gè)人隱私，也可以保障安防區(qū)域的隱秘性。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。