基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)主要包括通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的用戶端和管控服務(wù)器，用戶端包括一個(gè)以上移動(dòng)終端。飛行員或任務(wù)用戶通過移動(dòng)終端并使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向管控服務(wù)器發(fā)送飛行任務(wù)申請，移動(dòng)終端在收到飛行任務(wù)審批服務(wù)器的批準(zhǔn)信息后，才能進(jìn)行飛行任務(wù)，否則只能在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛。并且，管控服務(wù)器也可通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對無人機(jī)進(jìn)行飛行狀態(tài)廣播監(jiān)視和任務(wù)執(zhí)行監(jiān)管。因此，該系統(tǒng)為一種從飛行任務(wù)申報(bào)到飛行狀態(tài)廣播監(jiān)視，再到任務(wù)執(zhí)行監(jiān)管直到完成任務(wù)的完備管控系統(tǒng)，有效的解決了現(xiàn)階段民用無人機(jī)實(shí)行的管控措施不完備的問題。
【專利說明】
基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。無人機(jī)的應(yīng)用也從軍事應(yīng)用領(lǐng)域逐漸向民用領(lǐng)域滲透。越來越多的無人機(jī)用來執(zhí)行空中攝影、大地測繪、電力巡線、電力架線、石油管道監(jiān)控、植被長勢分析、農(nóng)藥噴灑等民生領(lǐng)域。在“井噴”式的發(fā)展背后也同樣存在著問題。與車輛和載人飛機(jī)一樣，民用無人機(jī)作為一種通用運(yùn)載工具，在其執(zhí)行任務(wù)時(shí)同樣對其周邊設(shè)施和人員具有潛在的威脅性，這除了與飛行器本身飛行穩(wěn)定性良莠不齊有關(guān)外，還與飛手缺乏相關(guān)飛行安全知識(shí)和飛行經(jīng)驗(yàn)，更重要的是，飛行器本身也缺乏能夠向空管部門實(shí)時(shí)上報(bào)自身位置的設(shè)備，致使軍民航空管部門不能監(jiān)控其飛行情況。而且在發(fā)展迅速的無人機(jī)領(lǐng)域，暫時(shí)對民用無人機(jī)實(shí)行的管控措施還尚不能與成熟的車輛或載人飛機(jī)的管控措施一樣成熟。但如果沒有完備的管控措施，任民用無人機(jī)無序飛行，勢必是對公眾安全的巨大威脅。如何依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)資源，全面有效的管控民用無人機(jī)，成為一項(xiàng)迫切的社會(huì)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)階段民用無人機(jī)實(shí)行的管控措施不完備的問題。
[0004]本發(fā)明提供了一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)，其包括:通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的用戶端和管控服務(wù)器；
[0005]所述用戶端包括一個(gè)以上移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端設(shè)置飛行任務(wù)申請編輯模塊和發(fā)送模塊；
[0006]所述管控服務(wù)器包括:依次連接的報(bào)備數(shù)據(jù)庫、飛行任務(wù)審批服務(wù)器、空中交通管制服務(wù)器和民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫，且空中交通管制服務(wù)器和報(bào)備數(shù)據(jù)庫連接。
[0007]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)包括:移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器，以及基站或無線路由器，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器與基站或無線路由器連接;所述基站或無線路由器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述移動(dòng)終端連接;所述飛行任務(wù)審批服務(wù)器和空中交通管制服務(wù)器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述運(yùn)營商服務(wù)器連接。所述飛行任務(wù)審批服務(wù)器和空中交通管制服務(wù)器分別與主管部門終端連接。
[0008]上述無人機(jī)管控系統(tǒng)還包括無人機(jī)機(jī)載管控器，所述無人機(jī)機(jī)載管控器包括設(shè)置在無人機(jī)上的飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器，所述飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)分別與所述移動(dòng)終端、空中交通管制服務(wù)器和民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫連接；
[0009]所述飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器包括依次連接的GPS或北斗衛(wèi)星接收機(jī)、微控制器和移動(dòng)通信收發(fā)器，所述GPS或北斗衛(wèi)星接收機(jī)、微控制器和移動(dòng)通信收發(fā)器分別與電源管理模塊和備用電池連接；
[0010]所述微控制器連接有存儲(chǔ)器，所述移動(dòng)通信收發(fā)器通過所述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與所述空中交通管制服務(wù)器連接。
[0011]所述飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器還包括分別與所述微控制器連接的氣壓高度表和微機(jī)電系統(tǒng)MEMS慣導(dǎo)設(shè)備。
[0012]所述無人機(jī)機(jī)載管控器包括設(shè)置在無人機(jī)上的舵機(jī)管控器，所述舵機(jī)管控器的管控微處理器MCU通過外部通信接口與微控制器連接;所述舵機(jī)管控器還包括現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA，所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA與所述管控微處理器MCU連接，并連接有舵機(jī)信號(hào)輸入接口和舵機(jī)信號(hào)輸出接口。
[0013]本發(fā)明還提供了一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，其包括:
[0014]S1:移動(dòng)終端與管控服務(wù)器通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接，移動(dòng)終端向管控服務(wù)器發(fā)送飛行任務(wù)申請；
[0015]S2:管控服務(wù)器判斷是否有審批所述飛行任務(wù)申請的權(quán)限，若沒有權(quán)限，進(jìn)行S3，否則，進(jìn)行S4;
[0016]S3:主管部門終端判斷是否批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，若批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，進(jìn)行S5，否則，進(jìn)行S6;
[0017]S4:管控服務(wù)器判斷是否批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，若批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，進(jìn)行S5，否則，進(jìn)行S6;
[0018]S5:執(zhí)行飛行任務(wù)中，管控服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控所述飛行任務(wù)是否依照所述飛行任務(wù)申請進(jìn)行，若沒有依照所述飛行任務(wù)申請進(jìn)行，進(jìn)行S7，否則，進(jìn)行S8 ；
[0019]S6:在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛中，管控服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控所述飛行任務(wù)是否超出所述有限范圍，若沒有超出所述有限范圍，則繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛，否則，進(jìn)行S7;
[0020]S7:管控服務(wù)器通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向所述移動(dòng)終端發(fā)送警告；
[0021]S8:飛行員或任務(wù)用戶繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)直至任務(wù)完成。
[0022]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述S3和S4中還包括:若批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，則發(fā)送批準(zhǔn)密鑰給移動(dòng)終端，并將批準(zhǔn)密鑰存儲(chǔ)到管控服務(wù)器的報(bào)備數(shù)據(jù)庫;S5還包括，移動(dòng)終端接收所述批準(zhǔn)密鑰。
[0023]管控服務(wù)器通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向所述移動(dòng)終端發(fā)送初級(jí)警告；
[0024]根據(jù)初級(jí)警告更正飛行任務(wù)，則進(jìn)行S8，或繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛;否則，管控服務(wù)器通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向所述移動(dòng)終端發(fā)送二級(jí)警告；
[0025]根據(jù)二次警告更正飛行任務(wù)，則進(jìn)行S8，或繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛;否則，管控服務(wù)器采取強(qiáng)制迫降無人機(jī)的措施，追究飛行員或任務(wù)用戶的責(zé)任。
[0026]管控服務(wù)器采取強(qiáng)制迫降無人機(jī)的措施包括:管控服務(wù)器發(fā)送降落指令給管控微處理器MCU;降落指令由舵機(jī)信號(hào)輸出接口傳輸給無人機(jī)上搭載的舵機(jī)，所述舵機(jī)為控制無人機(jī)動(dòng)作的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總稱;所述舵機(jī)操控?zé)o人機(jī)降落。
[0027]上述無人機(jī)管控方法還包括:
[0028]S9:空中交通管制服務(wù)器根據(jù)若飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器發(fā)送的數(shù)據(jù)以及來民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，實(shí)時(shí)繪制出空域交通情勢圖；
[0029]S10:空中交通管制服務(wù)器將空域交通情勢圖發(fā)送給移動(dòng)終端。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，包括通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的用戶端和管控服務(wù)器，并且用戶端包括一個(gè)以上移動(dòng)終端，飛行員或任務(wù)用戶通過移動(dòng)終端并使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向所述管控服務(wù)器發(fā)送飛行任務(wù)申請。移動(dòng)終端在收到管控服務(wù)器的飛行任務(wù)審批服務(wù)器的批準(zhǔn)信息后，才能進(jìn)行飛行任務(wù)，否則只能在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛。而且，管控服務(wù)器的空中交通管制服務(wù)器和民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫會(huì)實(shí)時(shí)對無人機(jī)進(jìn)行飛行操作監(jiān)控，如若發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作則對移動(dòng)終端發(fā)出警報(bào)信息，迫其改正。該無人機(jī)管控系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作可以自動(dòng)完成，而且控制權(quán)歸屬清晰，無人機(jī)的飛行操作都可由主管部門的管控服務(wù)器決定或監(jiān)控，并且主管部門可以隨時(shí)介入行使其管控權(quán)利，以保護(hù)社會(huì)安全。從而，該無人機(jī)管控系統(tǒng)有效的解決了現(xiàn)階段民用無人機(jī)實(shí)行的管控措施不完備的問題。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中無人機(jī)機(jī)載管控器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(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)施例是本發(fā)明的一部分實(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)人員在沒有做出創(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。
[0035]針對現(xiàn)階段的民用無人機(jī)實(shí)行的管控措施不完備的問題，本發(fā)明提出了一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)及方法。如圖1所示，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)具體包括:通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20連接的用戶端10和管控服務(wù)器31，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，其包括移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器140，以及基站或無線路由器130。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器140與基站或無線路由器130連接;基站或無線路由器130通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端連接。用戶端10包括一個(gè)以上移動(dòng)終端，飛行員或任務(wù)用戶通過移動(dòng)終端向管控服務(wù)器31發(fā)送飛行任務(wù)申請;管控服務(wù)器31包括:依次連接的報(bào)備數(shù)據(jù)庫151、飛行任務(wù)審批服務(wù)器150、空中交通管制服務(wù)器152和民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫153，且空中交通管制服務(wù)器152和報(bào)備數(shù)據(jù)庫151連接。飛行任務(wù)審批服務(wù)器150和空中交通管制服務(wù)器152通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器140連接。
[0036]用戶端10中的任務(wù)用戶120以及飛行員110是飛行任務(wù)的發(fā)起者和操作者。對于應(yīng)用民用無人機(jī)執(zhí)行通航任務(wù)，其地面操控手(“飛手”)通過遙控信號(hào)控制民用無人機(jī)800，與飛行員110具有相同地位。提交飛行任務(wù)是由任務(wù)用戶120和/或飛行員110通過移動(dòng)終端
111、移動(dòng)終端121經(jīng)由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20提交給飛行任務(wù)審批服務(wù)器150得以完成。飛行任務(wù)審批服務(wù)器150的功能是審核由用戶端10提交來的飛行任務(wù)，并判斷是否給予批準(zhǔn)。以上的審核及判斷是由飛行任務(wù)審批服務(wù)器150完成的，審批結(jié)果備份在報(bào)備數(shù)據(jù)庫151中。具體的無人機(jī)飛行任務(wù)申報(bào)方法參照專利《基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通用航空器飛行任務(wù)申報(bào)審批系統(tǒng)及方法》或其他相關(guān)規(guī)定所要求保護(hù)的內(nèi)容。若飛行任務(wù)審批服務(wù)器150批準(zhǔn)飛行任務(wù)申請，則飛行員或任務(wù)用戶執(zhí)行飛行任務(wù)，并且管控服務(wù)器31實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行任務(wù)是否依照飛行任務(wù)申請進(jìn)行。若飛行任務(wù)不審批服務(wù)器150批準(zhǔn)飛行任務(wù)申請，則飛行員或任務(wù)用戶在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛，管控服務(wù)器31實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行任務(wù)是否超出有限范圍。該有限范圍為相關(guān)規(guī)定的試飛范圍或行業(yè)內(nèi)大家所認(rèn)同的試飛范圍。
[0037]空中交通管制服務(wù)器152與民航ATC數(shù)據(jù)庫153及報(bào)備數(shù)據(jù)庫151相連通，信息共享?？罩薪煌ü苤品?wù)器152通過計(jì)算分析，實(shí)時(shí)繪制出空域交通情勢圖?？沼蚪煌ㄇ閯輬D顯示出該空域中活動(dòng)的所有搭載通用航空器飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100的航空器以及民航ATC數(shù)據(jù)庫153提供的該空域中活動(dòng)的航班狀態(tài)信息。飛行員110可以根據(jù)空域交通情勢圖分析判斷，以規(guī)避危險(xiǎn)事件發(fā)生。公眾和相關(guān)部門可以通過接收廣播的方式獲得當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐目沼蚪煌ㄇ閯輬D，以滿足信息需求。具體的無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視方法參照專利《基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的航空器飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視系統(tǒng)》所要求保護(hù)的內(nèi)容。
[0038]飛行任務(wù)審批服務(wù)器150、報(bào)備數(shù)據(jù)庫151和空中交通管制服務(wù)器152連接有主管部門終端40，主管部門終端40是為主管通用航空飛行任務(wù)審批和管控民用無人機(jī)的政府部門、安全部門設(shè)立的控制飛行任務(wù)審批服務(wù)器150和空中交通控制服務(wù)器152的接口。自動(dòng)審批的相關(guān)規(guī)定由主管部門通過主管部門終端40錄入。少數(shù)飛行任務(wù)審批服務(wù)器150不能自動(dòng)完成的申報(bào)審批項(xiàng)目將由主管部門通過主管部門終端40人工審批，審批結(jié)構(gòu)通過飛行任務(wù)審批服務(wù)器150發(fā)送至移動(dòng)終端，并且將審批結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)至報(bào)備數(shù)據(jù)庫151。若飛行認(rèn)為申請獲得主管部門終端40批準(zhǔn)，則在飛行任務(wù)進(jìn)行中，主管部門終端40可通過空中交通管制服務(wù)器152對飛行任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控管制。
[0039]在民用無人機(jī)800執(zhí)行任務(wù)過程中，空中交通控制服務(wù)器152發(fā)現(xiàn)其行為與本次申報(bào)批準(zhǔn)的飛行任務(wù)相悖，就會(huì)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20向任務(wù)用戶120、飛行員110的移動(dòng)終端121、111分別發(fā)送警告。如果飛行員110沒有改正，空中交通控制服務(wù)器152 二次警告任務(wù)用戶120、飛行員110并在空域交通情勢圖標(biāo)記該民用無人機(jī)800為危險(xiǎn)對象，提起公眾對該無人機(jī)構(gòu)成潛在危險(xiǎn)的關(guān)注，提醒主管部門注意其動(dòng)向。根據(jù)飛行員110的答復(fù)，主管部門可以采取相應(yīng)措施。如果飛行員110答復(fù)聲明他失去了對民用無人機(jī)800的控制，無法控制該無人機(jī)安全降落，或者飛行員110在二次警告下依舊無悔改反應(yīng)也無答復(fù)，那么主管部門可以通過無人機(jī)機(jī)載管控器65接管對民用無人機(jī)800的控制依據(jù)相關(guān)法規(guī)對該違規(guī)民用無人機(jī)800采取強(qiáng)制迫降的措施，以確保公眾安全。強(qiáng)制迫降的方法包括:打開機(jī)載降落傘、直升機(jī)自旋降落、固定翼平螺旋降落等方式。而且，無人機(jī)機(jī)載管控器65具有備用電源裝置，所有在沒有外接電源的情況下依然可以持續(xù)不斷的廣播民用無人機(jī)800的定位信息。操控民用無人機(jī)800的飛行員110可以以及定位信息搜索并回收該無人機(jī)。
[0040]如圖2所示，無人機(jī)機(jī)載管控器65包括設(shè)置在無人機(jī)上的飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100和舵機(jī)管控器600。飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端、空中交通管制服務(wù)器152和民航航空交通管ffjijATC數(shù)據(jù)庫153連接。并且，飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100包括依次連接的GPS或北斗衛(wèi)星接收機(jī)501、微控制器504和移動(dòng)通信收發(fā)器505 APS或北斗衛(wèi)星接收機(jī)501、微控制器504和移動(dòng)通信收發(fā)器505連接有電源管理模塊和備用電池508，電源管理模塊或備用電池508為通用航空器飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100提供穩(wěn)定而持續(xù)的電源供應(yīng)，即使在沒有外部供電的情況下也可以保證長時(shí)間的持續(xù)工作。微控制器504連接有存儲(chǔ)器506，移動(dòng)通信收發(fā)器505通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20與空中交通管制服務(wù)器152連接。為了提高對民用無人機(jī)800的飛行狀態(tài)的測量精度，并保證在接收不到衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)時(shí)依然可以測量飛行狀態(tài)，飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100還包括分別與微控制器504連接的氣壓高度表502和微機(jī)電系統(tǒng)MEMS慣導(dǎo)設(shè)備503。飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100通過GPS/北斗衛(wèi)星接收機(jī)501接收來自GPS/北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和授時(shí)數(shù)據(jù)，用來確定民用無人機(jī)800此時(shí)刻的定位、高度、航向和航速等信息。并且，在微控制器504的控制下，GPS/北斗衛(wèi)星接收機(jī)501、氣壓高度表502和MEMS慣導(dǎo)設(shè)備503協(xié)調(diào)工作，為通用航空器飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100持續(xù)的提供民用無人機(jī)800的高精度飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器506與微控制器504相連，存儲(chǔ)著代表本次飛行獲得許可的飛行任務(wù)批準(zhǔn)密匙。通過外部通信接口507，微控制器504可以與其他機(jī)載設(shè)備進(jìn)行通信。移動(dòng)通信收發(fā)器505與微控制器504相連，接收來自移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20發(fā)來的數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)送來自微控制器504的數(shù)據(jù)。
[0041 ] 舵機(jī)管控器600的管控微處理器MCU601通過外部通信接口 507與微控制器504連接;舵機(jī)管控器600還包括現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA602，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA602與管控微處理器MCU601連接，并連接有舵機(jī)信號(hào)輸入接口 603和舵機(jī)信號(hào)輸出接口 604。管控微處理器MCU 601與外部通信接口507相連，以獲得民用無人機(jī)800的飛行狀態(tài)信息。在管控MCU601的控制下FPGA 602可以管控多路舵機(jī)信號(hào)的輸入輸出。這里的舵機(jī)信號(hào)是指由民用無人機(jī)800搭載的遙控接收機(jī)或飛行控制器發(fā)送給機(jī)載執(zhí)行機(jī)構(gòu)的所有類型控制信號(hào)的總稱，具有廣義性。FPGA 601與舵機(jī)信號(hào)輸入接口 603和舵機(jī)信號(hào)輸出接口 604相連。舵機(jī)信號(hào)輸入接口 603與民用無人機(jī)800搭載的遙控接收機(jī)或飛行控制器相連，接收民用無人機(jī)800搭載的遙控接收機(jī)或飛行控制器發(fā)送給舵機(jī)的控制信號(hào)。舵機(jī)信號(hào)輸出接口 604與民用無人機(jī)800上搭載的舵機(jī)相連接，以控制舵機(jī)的動(dòng)作，從而直接控制民用無人機(jī)800。這里的舵機(jī)是指用來控制民用無人機(jī)800動(dòng)作的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總稱，也同樣具有廣義性。
[0042]本發(fā)明還公開了一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，如圖3所示，包括:
[0043]S1:移動(dòng)終端與管控服務(wù)器31通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20連接，飛行員或任務(wù)用戶通過移動(dòng)終端向管控服務(wù)器31發(fā)送飛行任務(wù)申請；
[0044]S2:管控服務(wù)器31判斷是否有審批飛行任務(wù)申請的權(quán)限，若沒有權(quán)限，進(jìn)行S3，否貝1J，進(jìn)行S4;
[0045]S3:主管部門人員通過主管部門終端40判斷是否批準(zhǔn)飛行任務(wù)申請，若批準(zhǔn)飛行任務(wù)申請，進(jìn)行S5，則發(fā)送批準(zhǔn)密鑰給移動(dòng)終端，并將批準(zhǔn)密鑰存儲(chǔ)到管控服務(wù)器31的報(bào)備數(shù)據(jù)庫151;否則，進(jìn)行S6;
[0046]S4:管控服務(wù)器31判斷是否批準(zhǔn)飛行任務(wù)申請，若批準(zhǔn)飛行任務(wù)申請，進(jìn)行S5，則發(fā)送批準(zhǔn)密鑰給移動(dòng)終端，并將批準(zhǔn)密鑰存儲(chǔ)到管控服務(wù)器31的報(bào)備數(shù)據(jù)庫151;否則，進(jìn)行S6;
[0047]S5:移動(dòng)終端接收批準(zhǔn)密鑰，飛行員或任務(wù)用戶執(zhí)行飛行任務(wù)，管控服務(wù)器31實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行任務(wù)是否依照飛行任務(wù)申請進(jìn)行，若沒有依照飛行任務(wù)申請進(jìn)行，進(jìn)行S7，否則，進(jìn)行S8;
[0048]S6:飛行員或任務(wù)用戶在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛，管控服務(wù)器31實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行任務(wù)是否超出有限范圍，若沒有超出有限范圍，則繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛，否則，進(jìn)行S7;
[0049]S7:管控服務(wù)器31通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20向移動(dòng)終端發(fā)送初級(jí)警告；飛行員或任務(wù)用戶根據(jù)初級(jí)警告更正飛行任務(wù)，則進(jìn)行S8，或繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛；否則，管控服務(wù)器31通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)20向移動(dòng)終端發(fā)送二級(jí)警告；
[0050]飛行員或任務(wù)用戶根據(jù)二次警告更正飛行任務(wù)，則進(jìn)行S8，或繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛；否則，管控服務(wù)器31采取強(qiáng)制迫降無人機(jī)的措施，追究飛行員或任務(wù)用戶的責(zé)任。
[0051]S8:飛行員或任務(wù)用戶繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)直至任務(wù)完成，或中斷飛行任務(wù)。
[0052]S9:空中交通管制服務(wù)器152根據(jù)若飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器100發(fā)送的數(shù)據(jù)以及來民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫153的數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，實(shí)時(shí)繪制出空域交通情勢圖；
[0053]S10:空中交通管制服務(wù)器152將空域交通情勢圖發(fā)送給移動(dòng)終端。
[0054]上述管控服務(wù)器31采取強(qiáng)制迫降無人機(jī)的措施包括:
[0055]管控服務(wù)器31發(fā)送降落指令給管控微處理器M⑶；
[0056]降落指令由舵機(jī)信號(hào)輸出接口604傳輸給無人機(jī)上搭載的舵機(jī)，舵機(jī)為控制無人機(jī)動(dòng)作的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總稱;舵機(jī)操控?zé)o人機(jī)降落。強(qiáng)制迫降的方法包括:打開機(jī)載降落傘、直升機(jī)自旋降落、固定翼平螺旋降落等方式。
[0057]該民用無人機(jī)管控方法的原理及操作過程同上述民用無人機(jī)管控系統(tǒng)相同，故不再作詳細(xì)陳述。
[0058]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)，其特征在于，包括:通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)連接的用戶端(10)和管控服務(wù)器(31); 所述用戶端(10)包括一個(gè)以上移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端設(shè)置飛行任務(wù)申請編輯模塊和發(fā)送模塊； 所述管控服務(wù)器(31)包括:依次連接的報(bào)備數(shù)據(jù)庫(151)、飛行任務(wù)審批服務(wù)器(150)、空中交通管制服務(wù)器(152)和民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫(153)，且空中交通管制服務(wù)器(152)和報(bào)備數(shù)據(jù)庫(I 51)連接。2.如權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)包括:移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器(140)，以及基站或無線路由器(130)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器(140)與基站或無線路由器(130)連接;所述基站或無線路由器(130)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述移動(dòng)終端連接； 所述飛行任務(wù)審批服務(wù)器(150)和空中交通管制服務(wù)器(152)通過網(wǎng)絡(luò)與所述運(yùn)營商服務(wù)器(140)連接； 和/或， 所述飛行任務(wù)審批服務(wù)器(150)、報(bào)備數(shù)據(jù)庫(151)和空中交通管制服務(wù)器(152)分別與主管部門終端(40)連接。3.如權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)，其特征在于，還包括無人機(jī)機(jī)載管控器(65)，所述無人機(jī)機(jī)載管控器(65)包括設(shè)置在無人機(jī)上的飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器(100)，所述飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器(100)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)分別與所述移動(dòng)終端、空中交通管制服務(wù)器(152)和民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫(153)連接； 所述飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器(100)包括依次連接的GPS或北斗衛(wèi)星接收機(jī)(501)、微控制器(504)和移動(dòng)通信收發(fā)器(505);所述GPS或北斗衛(wèi)星接收機(jī)(501)、微控制器(504)和移動(dòng)通信收發(fā)器(505)分別與電源管理模塊和備用電池(508)連接； 所述微控制器(504)連接有存儲(chǔ)器(506)，所述移動(dòng)通信收發(fā)器(505)通過所述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)與所述空中交通管制服務(wù)器(152)連接。4.如權(quán)利要求3所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器(100)還包括分別與所述微控制器(504)連接的氣壓高度表(502)和微機(jī)電系統(tǒng)MEMS慣導(dǎo)設(shè)備(503)。5.如權(quán)利要求3所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)機(jī)載管控器(65)包括設(shè)置在無人機(jī)上的舵機(jī)管控器(600)，所述舵機(jī)管控器(600)的管控微處理器MCU(601)通過外部通信接口(507)與微控制器(504)連接；所述舵機(jī)管控器(600)還包括現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA(602)，所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA(602)與所述管控微處理器MCU(601)連接，并連接有舵機(jī)信號(hào)輸入接口(603)和舵機(jī)信號(hào)輸出接口(604) ο6.一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，其特征在于，包括: S1:移動(dòng)終端與管控服務(wù)器(31)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)連接，移動(dòng)終端向管控服務(wù)器(31)發(fā)送飛行任務(wù)申請； S2:管控服務(wù)器(31)判斷是否有審批所述飛行任務(wù)申請的權(quán)限，若沒有權(quán)限，進(jìn)行S3，否則，進(jìn)行S4; S3:主管部門終端(40)判斷是否批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，若批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，進(jìn)行S5，否則，進(jìn)行S6; S4:管控服務(wù)器(31)判斷是否批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，若批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，進(jìn)行S5，否則，進(jìn)行S6; S5:執(zhí)行飛行任務(wù)中，管控服務(wù)器(31)實(shí)時(shí)監(jiān)控所述飛行任務(wù)是否依照所述飛行任務(wù)申請進(jìn)行，若沒有依照所述飛行任務(wù)申請進(jìn)行，進(jìn)行S7，否則，進(jìn)行S8 ； S6:在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛中，管控服務(wù)器(31)實(shí)時(shí)監(jiān)控所述飛行任務(wù)是否超出所述有限范圍，若沒有超出所述有限范圍，則繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛，否則，進(jìn)行S7; S7:管控服務(wù)器(31)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)向所述移動(dòng)終端發(fā)送警告； S8:繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)直至任務(wù)完成。7.如權(quán)利要求6所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，其特征在于，所述S3和S4中還包括:若批準(zhǔn)所述飛行任務(wù)申請，則發(fā)送批準(zhǔn)密鑰給移動(dòng)終端，并將批準(zhǔn)密鑰存儲(chǔ)到管控服務(wù)器(31)的報(bào)備數(shù)據(jù)庫(151); S5還包括，移動(dòng)終端接收所述批準(zhǔn)密鑰。8.如權(quán)利要求6所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，其特征在于，所述S7包括: 管控服務(wù)器(31)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)向所述移動(dòng)終端發(fā)送初級(jí)警告； 根據(jù)初級(jí)警告更正飛行任務(wù)，則進(jìn)行S8，或繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛；否則，管控服務(wù)器(31)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(20)向所述移動(dòng)終端發(fā)送二級(jí)警告； 根據(jù)二次警告更正飛行任務(wù)，則進(jìn)行S8，或繼續(xù)在地面試車調(diào)試或在有限范圍內(nèi)試飛；否則，管控服務(wù)器(31)采取強(qiáng)制迫降無人機(jī)的措施，追究責(zé)任。9.如權(quán)利要求8所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，其特征在于，管控服務(wù)器(31)采取強(qiáng)制迫降無人機(jī)的措施包括: 管控服務(wù)器(31)發(fā)送降落指令給管控微處理器MCU; 降落指令由舵機(jī)信號(hào)輸出接口(604)傳輸給無人機(jī)上搭載的舵機(jī)，所述舵機(jī)為控制無人機(jī)動(dòng)作的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總稱； 所述舵機(jī)操控?zé)o人機(jī)降落。10.如權(quán)利要求6所述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的民用無人機(jī)管控方法，其特征在于，還包括: S9:空中交通管制服務(wù)器(152)根據(jù)由飛行狀態(tài)自動(dòng)廣播監(jiān)視器(100)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及來民航航空交通管制ATC數(shù)據(jù)庫(153)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)繪制出空域交通情勢圖； S10:空中交通管制服務(wù)器(152)將空域交通情勢圖發(fā)送給移動(dòng)終端。
【文檔編號(hào)】G08G5/00GK105869442SQ201610380260
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】羅景琳, 侯洪寧, 儲(chǔ)瑞忠, 侯浩錄, 申智泉, 王志杰, 李英杰
【申請人】北京瀚科瑞杰科技發(fā)展有限公司