本發(fā)明主要涉及到無(wú)人駕駛航空器的管控技術(shù)領(lǐng)域，特指一種無(wú)人機(jī)空中交通管理系統(tǒng)的接入方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無(wú)人駕駛航空器的發(fā)展最初可追溯到上世紀(jì)20年代，自90年代以來(lái)已經(jīng)可測(cè)試用于軍事任務(wù)，現(xiàn)在可廣泛用于森林防火、植被保護(hù)、電力巡線、商業(yè)運(yùn)輸、航拍等等，隨著無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)無(wú)人機(jī)保有量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。

無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)是由遙控地面站、空間通信鏈路、航空器和空中交通管理系統(tǒng)等幾大部分構(gòu)成。與有人駕駛航空器相比，無(wú)人駕駛航空器具有以下兩點(diǎn)不同：

（1）操作員與航空器主體分離，操作員通過(guò)地面站遠(yuǎn)程操控航空器執(zhí)行飛行任務(wù)。操作員和航空器主體分離，使傳統(tǒng)的空中交通管理系統(tǒng)難以對(duì)無(wú)人駕駛航空器及其直接責(zé)任人進(jìn)行有效的監(jiān)管。

（2）無(wú)人駕駛航空器的飛行任務(wù)存在較大的隨意性和無(wú)序性，在出現(xiàn)空中事故或者險(xiǎn)情后，空中交通管理部門(mén)往往很難對(duì)無(wú)人駕駛航空器的直接責(zé)任人進(jìn)行追溯定位和事后處罰。

目前，針對(duì)無(wú)人駕駛航空器的安全問(wèn)題的解決方案有三類(lèi)：

第一類(lèi)是提高飛行器系統(tǒng)的可靠性，即通過(guò)冗余技術(shù)、故障診斷及自修復(fù)技術(shù)、防護(hù)技術(shù)等提高飛行器系統(tǒng)的可靠性，這是通用的基礎(chǔ)安全措施。但是，任何硬件軟件系統(tǒng)都不能保證100%的無(wú)故障率，無(wú)人機(jī)在實(shí)際飛行過(guò)程中需要配合各種系統(tǒng)的安全管控方案才能滿足安全需求。

第二類(lèi)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)各種專(zhuān)用安全控制系統(tǒng)。有從業(yè)者公布了一種無(wú)人機(jī)飛行安全控制系統(tǒng)，包括機(jī)載安控器、地面安控設(shè)備以及配套測(cè)試設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行的機(jī)上自主安全控制和地面被動(dòng)安全控制。工作原理是：在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，由機(jī)載安控器按照預(yù)定的策略對(duì)無(wú)人機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)控，判斷是否處于飛行意外狀態(tài)，滿足預(yù)定條件時(shí)，自主執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作，解除飛行意外帶來(lái)的威脅。同時(shí)，地面操作員對(duì)無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，在無(wú)人機(jī)出現(xiàn)飛行異常情況時(shí)，操作地面設(shè)備發(fā)送指令至機(jī)載安全控制器執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作。這一類(lèi)無(wú)人機(jī)飛行安全控制系統(tǒng)的問(wèn)題是：通常只有在危險(xiǎn)即將發(fā)生的飛行過(guò)程中采取緊急避險(xiǎn)措施，減緩因大部分可預(yù)知意外而造成的重大損失，不能預(yù)防飛行任務(wù)中自身存在的錯(cuò)誤，也不能對(duì)責(zé)任人進(jìn)行有效監(jiān)管。

第三類(lèi)是采用特有的技術(shù)方案加強(qiáng)無(wú)人駕駛航空器空中交通管控。明確責(zé)任主體，預(yù)防人為因素帶來(lái)的安全威脅，加強(qiáng)管控措施在保障系統(tǒng)安全中的重要作用是公知的。專(zhuān)利CN 103748527A公開(kāi)了一種用于允許特別地在非隔離空域中的無(wú)人駕駛飛行器的任務(wù)的方法。由無(wú)人駕駛飛行器的操作員預(yù)先安排飛行計(jì)劃，把飛行計(jì)劃發(fā)送給管理和控制實(shí)體，由管理和控制實(shí)體對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行核查和校正，一旦確定了飛行計(jì)劃，利用該實(shí)體的私鑰對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行簽名，并且利用期望執(zhí)行飛行計(jì)劃的無(wú)人機(jī)飛行器的公鑰對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行編碼，當(dāng)飛行器接收到飛行計(jì)劃時(shí)，裝置首先利用其自己的私鑰對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行解碼，并且隨后應(yīng)用管理和控制實(shí)體的公鑰來(lái)驗(yàn)證飛行計(jì)劃，通過(guò)這種方式可獲得可以在無(wú)人機(jī)遭受事故的情況下用作證據(jù)的工具，通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)，可以理解例如事故是由意外故障引起的，還是由于操作員不遵守飛行計(jì)劃而引起的，或者是管理和控制實(shí)體簽名確認(rèn)的飛行任務(wù)存在問(wèn)題。該方法允許在事故的情況下出示用于確定責(zé)任的計(jì)算機(jī)證據(jù)。然而，所述技術(shù)方案依靠私鑰電子簽名、公鑰加密飛行計(jì)劃的方式來(lái)綁定管理控制實(shí)體和操作員，首先不能排除意外或惡意密鑰泄露帶來(lái)的身份不確定性，例如操作員只需把密鑰告之對(duì)方便可私下?lián)Q崗，這不利于嚴(yán)格的空中交通管理。第二，操作員不遵守飛行計(jì)劃的情況只有在引起了飛行事故時(shí)才會(huì)被追責(zé)，而追責(zé)并不是加強(qiáng)交通管控的最終目的，所述技術(shù)方案不能在無(wú)人機(jī)啟動(dòng)時(shí)有效杜絕不合法的飛行任務(wù)。第三，沒(méi)有綁定飛行設(shè)備，不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行合法性驗(yàn)證。

針對(duì)第三類(lèi)無(wú)人機(jī)空中交通管理時(shí)空域使用不規(guī)范、飛行任務(wù)和責(zé)任人缺乏有力管控的問(wèn)題，仍有待深入研究。 應(yīng)滿足兩個(gè)基本條件，第一，對(duì)無(wú)人駕駛航空器的空域準(zhǔn)入資格進(jìn)行有效管控，從起點(diǎn)杜絕非授權(quán)飛行，第二對(duì)無(wú)人駕駛航空器直接責(zé)任人（也就是操作員）進(jìn)行有效監(jiān)管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)操作員與航空器、飛行任務(wù)三方綁定，原理簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、可形成有效技術(shù)管理的無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法及系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法，其步驟為：

S1：加密存儲(chǔ)核心數(shù)據(jù)；所述核心數(shù)據(jù)包括禁飛數(shù)據(jù)、操作員身份信息以及設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)；

S2：身份校驗(yàn)；對(duì)操作員和無(wú)人駕駛航空器設(shè)備進(jìn)行有效性驗(yàn)證，有效性驗(yàn)證包括采集操作員身份信息和航空器設(shè)備信息，與步驟S1中核心數(shù)據(jù)的操作員身份信息和設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果匹配則驗(yàn)證通過(guò)，激活接入系統(tǒng)，反之則無(wú)法激活啟動(dòng)接入系統(tǒng)；

S3： 飛行任務(wù)申請(qǐng)；接入系統(tǒng)激活后，對(duì)無(wú)人駕駛航空器及其操作員進(jìn)行身份綁定，構(gòu)成了申請(qǐng)飛行任務(wù)的邏輯主體，所述邏輯主體向空中交通管理系統(tǒng)申請(qǐng)飛行任務(wù)和空域使用；

S4：飛行數(shù)據(jù)監(jiān)管；在飛行任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集飛行數(shù)據(jù)，與步驟S1中核心數(shù)據(jù)的禁飛數(shù)據(jù)作比對(duì)，若檢測(cè)到非法或者闖入禁飛區(qū)域，則啟動(dòng)相應(yīng)的違規(guī)處置程序。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述禁飛數(shù)據(jù)包括敏感空域的信息，用戶不能讀取。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述操作員身份信息為指紋驗(yàn)證信息和/或人臉識(shí)別信息。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)是由無(wú)人機(jī)核心組件的設(shè)備編碼通過(guò)加密算法獲得，核心組件的設(shè)備編碼為無(wú)人駕駛航空器的芯片通過(guò)加密算法進(jìn)行編碼獲得。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟S3中，操作員輸入飛行任務(wù)數(shù)據(jù)，所述飛行任務(wù)數(shù)據(jù)包括飛行高度范圍、飛行速度以及飛行區(qū)域；所述飛行任務(wù)數(shù)據(jù)和采集到的航空器設(shè)備編碼通過(guò)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提交空中交通管理系，發(fā)出空域使用申請(qǐng)；空中交通管理系對(duì)飛行任務(wù)審核通過(guò)后，再由智能接入卡下發(fā)準(zhǔn)飛許可，邏輯主體收到準(zhǔn)飛許可，啟動(dòng)飛行任務(wù)。

所述步驟S4中違規(guī)處置程序?yàn)榘l(fā)出警示并緊急迫降。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入系統(tǒng)，包括：

加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)禁飛數(shù)據(jù)、操作員身份信息以及設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用存儲(chǔ)器SN碼進(jìn)行唯一性編碼；

信息采集設(shè)備，包括無(wú)人駕駛航空器信息采集設(shè)備、指紋采集設(shè)備和飛行任務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備；

控制單元，包括主控芯片，用于對(duì)上述部件進(jìn)行控制，以及用來(lái)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)功能。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述信息采集設(shè)備集成在控制單元上。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述控制單元通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備與空中交通管理系統(tǒng)連接；所述飛行數(shù)據(jù)采集設(shè)備是GPS/北斗雙模定位系統(tǒng)。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述接入系統(tǒng)還包括通用存儲(chǔ)設(shè)備，所述加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與通用存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)邏輯隔離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明的無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法及系統(tǒng)，能夠?qū)沼驕?zhǔn)入資格進(jìn)行管控，可有效預(yù)防事故發(fā)生，而不是僅在事故發(fā)生時(shí)采取減少損失的補(bǔ)救措施。

2、本發(fā)明的無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法及系統(tǒng)，通過(guò)綁定操作員與設(shè)備、飛行任務(wù)，從根本上消除了由于“人機(jī)分離”所帶來(lái)的管理漏洞，提升了空中交通管理系統(tǒng)的健全性和安全性。

3、本發(fā)明的無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法及系統(tǒng)，通過(guò)蜂窩移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)無(wú)人駕駛航空器及其操作員進(jìn)行在線自動(dòng)化管控，當(dāng)飛行任務(wù)非法時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)判別并做出相應(yīng)的處置，并且飛行數(shù)據(jù)也通過(guò)蜂窩移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集并記錄在地面站，實(shí)現(xiàn)了在線黑匣子的功能，對(duì)非法飛行的處罰提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

4、本發(fā)明的無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法及系統(tǒng)，可以采用智能接入終端裝置和蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)綁定操作員與設(shè)備、飛行任務(wù)，在空中交通管理系統(tǒng)中易于實(shí)現(xiàn)且方便有效。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中身份校驗(yàn)功能的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中飛行任務(wù)申請(qǐng)的流程示意圖。

圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中飛行數(shù)據(jù)監(jiān)管的流程示意圖。

圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說(shuō)明：

501、信息采集設(shè)備；502、無(wú)人駕駛航空器信息采集設(shè)備；503、指紋采集設(shè)備；504、飛行任務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備；505、控制單元；507、主控芯片；508、加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；509、無(wú)線通信設(shè)備；510、空中交通管理系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入方法，其步驟為：

S1:加密存儲(chǔ)核心數(shù)據(jù)，為后面的驗(yàn)證做好準(zhǔn)備。

上述核心數(shù)據(jù)可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)定，如可以包括禁飛數(shù)據(jù)、操作員身份信息、以及設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)等等。

禁飛數(shù)據(jù)包括敏感空域的信息，用戶不能讀取。

操作員的身份驗(yàn)證可以是指紋驗(yàn)證，也可以是人臉識(shí)別，或者其它現(xiàn)有身份識(shí)別方式。本實(shí)例中，操作員身份信息采用指紋驗(yàn)證，加密存儲(chǔ)核心數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的是指紋信息。

本實(shí)例中，設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)主要是由無(wú)人機(jī)核心組件的設(shè)備編碼通過(guò)加密算法獲得，核心組件的設(shè)備編碼為無(wú)人駕駛航空器的主要芯片（例如飛行控制芯片、供電芯片、飛行主控芯片、存儲(chǔ)器芯片、無(wú)線通信芯片等），通過(guò)加密算法（例如DES對(duì)稱加密算法）進(jìn)行編碼獲得，這種機(jī)制可以有效防止人為對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行非法改裝和破解，實(shí)現(xiàn)飛行任務(wù)和設(shè)備的綁定。

S2:身份校驗(yàn)。

參見(jiàn)圖2，對(duì)操作員和無(wú)人駕駛航空器設(shè)備進(jìn)行有效性驗(yàn)證，驗(yàn)證包括采集操作員身份信息和航空器設(shè)備信息，與步驟S1中加密存儲(chǔ)的核心數(shù)據(jù)中的操作員身份信息和設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果匹配則驗(yàn)證通過(guò)，激活接入系統(tǒng)，反之則無(wú)法激活啟動(dòng)接入系統(tǒng)。

本實(shí)例中，操作員身份信息主要指指紋信息，由集成有專(zhuān)門(mén)的指紋采集器。

S3:飛行任務(wù)申請(qǐng)。

接入系統(tǒng)激活后，對(duì)航空器及其操作員進(jìn)行了身份綁定，構(gòu)成了申請(qǐng)飛行任務(wù)的邏輯主體，該邏輯主體向空管系統(tǒng)申請(qǐng)飛行任務(wù)和空域使用，具體流程如圖3所示。

操作員輸入飛行任務(wù)數(shù)據(jù)，包括飛行高度范圍，飛行速度，以及飛行區(qū)域等，接入系統(tǒng)把飛行任務(wù)數(shù)據(jù)和采集到的航空器設(shè)備編碼通過(guò)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提交，發(fā)出空域使用申請(qǐng)；對(duì)飛行任務(wù)審核通過(guò)后，再由智能接入卡下發(fā)準(zhǔn)飛許可，邏輯主體收到準(zhǔn)飛許可，啟動(dòng)飛行任務(wù)，飛行任務(wù)啟動(dòng)后，在飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)管，進(jìn)入步驟S4。

S4:飛行數(shù)據(jù)監(jiān)管。

在飛行任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，智能終端能實(shí)時(shí)采集飛行數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中飛行數(shù)據(jù)采集設(shè)備是GPS/北斗雙模定位系統(tǒng)，采集無(wú)人機(jī)的高度、速度、位置等數(shù)據(jù)，與步驟S1加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器保存的禁飛數(shù)據(jù)作比對(duì)，若檢測(cè)到非法或者闖入禁飛區(qū)域，則啟動(dòng)相應(yīng)的違規(guī)處置程序，本實(shí)例中，違規(guī)處置程序?yàn)榘l(fā)出警示并緊急迫降。

本發(fā)明中對(duì)操作員的合法性驗(yàn)證的數(shù)據(jù)流是單向的。

如圖4所示，在飛行數(shù)據(jù)監(jiān)管過(guò)程中，通過(guò)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)無(wú)人駕駛航空器及其操作員進(jìn)行在線自動(dòng)化管控，當(dāng)飛行任務(wù)非法時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)判別并做出相應(yīng)的處置，并且飛行數(shù)據(jù)也通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集并記錄在地面站，實(shí)現(xiàn)了在線黑匣子的功能，對(duì)非法飛行的處罰提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

如圖5所示，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種無(wú)人機(jī)空管系統(tǒng)接入系統(tǒng)，包括控制單元505、信息采集設(shè)備501和蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)509，其中控制單元505包括一塊主控芯片507、加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器508和通用存儲(chǔ)器506；其中：

主控芯片507包含可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述接入方法中的必要程序。

加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器508用于存儲(chǔ)禁飛數(shù)據(jù)、操作員身份信息、以及設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用存儲(chǔ)器SN碼進(jìn)行唯一性編碼；系統(tǒng)首先讀取存儲(chǔ)器的SN碼，并以該SN碼對(duì)加密數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行解密，供系統(tǒng)調(diào)用，用戶對(duì)數(shù)據(jù)模塊無(wú)訪問(wèn)權(quán)限。

通用存儲(chǔ)設(shè)備506采用固態(tài)硬盤(pán)。

信息采集設(shè)備501包括無(wú)人駕駛航空器信息采集設(shè)備502、指紋采集設(shè)備503和飛行任務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備504；信息采集設(shè)備501集成在控制單元505上；控制單元505通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備509與空中交通管理系統(tǒng)510連接；飛行任務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備504是GPS/北斗雙模定位系統(tǒng)。

在飛行任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，智能終端能實(shí)時(shí)采集飛行數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中飛行任務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備504是GPS/北斗雙模定位系統(tǒng)，采集無(wú)人機(jī)的高度、速度、位置等數(shù)據(jù)，與步驟（1）加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器508保存的禁飛數(shù)據(jù)作比對(duì)，若檢測(cè)到非法或者闖入禁飛區(qū)域，則啟動(dòng)相應(yīng)的違規(guī)處置程序，本實(shí)例中，違規(guī)處置程序?yàn)榘l(fā)出警示并緊急迫降。

由此可見(jiàn)，上述方案中經(jīng)過(guò)加密處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器508中，加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器508使用存儲(chǔ)器SN碼進(jìn)行唯一性編碼，與通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器邏輯隔離。指紋采集設(shè)備503和無(wú)人駕駛航空器設(shè)備信息采集設(shè)備502都集成在智能終端接入裝置控上，控制單元505中的主控芯片507可以實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)功能，檢驗(yàn)部分收集采集到的信息作為數(shù)據(jù)輸入，與加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器508中的核心數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，并單向返回檢驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)驗(yàn)證操作員身份才能激活接入系統(tǒng)。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。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(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。