無人機飛行管制系統及其管制方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無人機的飛行管制系統和管制方法，具體而言，本發明涉及一種管理控制無人機安全飛行的系統和控制方法。利用本發明的系統和方法能夠實現對無人機飛行實施即時的管控，實現多架無人機密集編隊飛行，以有效利用空域，并避免安裝有本系統的無人機擅自進入敏感區域，以提高無人機的使用效益和安全性。
【【背景技術】】
[0002]現有多軸飛行器或者直升機的技術已經比較成熟，現有的多軸飛行器在航拍等領域已經有了應用的實例。但是，目前對無人機飛行管制領域依然沒有較好的解決方案。
[0003]現有技術中已經有基于多架無人機的導航機任務協同方法，例如申請號為CN201210122059.9的中國發明專利提出了一種基于語義文本傳輸的無人機集群可視導航任務協同方法和系統，該方法包括:確定無人機集群中無人機數目并建立面向任務的可視導航;確定每架無人機的任務分工;每架無人機通過其機載的視覺傳感設備獲得可視導航信息和/或通過通信從其他無人機或設備獲得可視導航所需的視頻圖像信息，并在其機載的圖像理解設備中進行融合處理生成語義文本文件;發送方無人機將語義文本文件壓縮并發送給接收方無人機；以及接收方無人機根據接收到的壓縮后信息，融合自身獲得的信息，生成所需的可視導航飛行控制指令。但是該發明無法實現對無人機的即時管控，無法對無人機群的飛行進行即時的授權數據檢驗，也不能使無人機對自身精確定位以進行密集編隊飛行。
[0004]基于此，迫切需要一種無人機導航管制系統和導航管制方法，利用導航信標和設于無人機上的通信模塊以實現對對無人機飛行的即時管控，以實現多架無人機密集編隊飛行，并提高空域的利用率。
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【發明內容】
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[0005]本發明的目的在于解決上述的技術問題，提供一種新型的無人機飛行的管制系統和方法，利用導航信標和設于無人機上的通信模塊以實現對無人機飛行的即時管控，以實現多架無人機密集編隊飛行，并提高空域的利用率。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0007]無人機飛行管制系統，其特征在于，所述的無人機飛行管制系統包括無人機和多個導航ig標，其中:
[0008]所述的無人機帶有唯一的第一授權信息；以及
[0009]所述的導航信標以預設的間隔設在預定的航線上，當多架所述的無人機在預定的航線飛行時，使所述的導航信標和所述的無人機通信，以獲取無人機的準確位置信息，并驗證每一架無人機的所述第一授權信息的真偽，并基于驗證的結果和獲取的無人機的準確位置信息，管控在預定的航線上多架無入機的飛行狀態。
[0010]根據本發明的無人機飛行管制系統，其中所述的無人機上設有:
[0011]第一通信單元；以及
[0012]第一判斷單元，與所述的第一通信單元通信，該第一判斷單元用以獲取并計算出無人機當前的準確位置信息，并控制當前無人機的飛行狀態；
[0013]其中所述的第一通信單元將所述的第一授權信息和當前的準確位置信息發送到所述的導航信標，以供驗證真偽。
[0014]根據本發明的無人機飛行管制系統，其中所述的每個導航信標包括:
[0015]第二通信單元，與所述第一通信單元通信；
[0016]第二判斷單元，與所述的第二通信單元通信，并將當前的導航信標的位置信息發送到所述的第一判斷單元，以使所述的第一判斷單元計算出無人機當前的準確位置信息；
[0017]所述第二判斷單元基于預先存儲在所述第二判斷單元中的第二授權信息，驗證所述無人機的第一授權信息的真偽，并將驗證的結果發送到所述的第一判斷單元，以基于該驗證結果和當前的準確位置信息，使所述的第一判斷單元控制無人機的下一步飛行狀態。
[0018]根據本發明的無人機飛行管制系統，其中，所述的導航信標的位置信息為含有所述的每一個導航信標的坐標位置的無線電信號。
[0019]根據本發明的無人機飛行管制系統，其中，所述的無人機當前的準確位置信息為第一判斷單元根據接收到的無線電信號的時間差或者方位角計算得出。
[0020]根據本發明的無人機飛行管制系統，其中，所述的導航信標包括存儲單元，以預先存儲第二授權信息或者從服務器端獲取第二授權信息后再存儲在該存儲單元中。
[0021]根據本發明的無人機飛行管制系統，其中，所述的無人機帶有唯一的第一授權信息包含航線信息、無人機需要完成的任務信息，或無人機的飛行速度和/或高度信息。
[0022]進一步，根據本發明的一種無人機導航管制系統的一個實施例中，所述的導航信標可以安裝在路燈桿的頂端，可以利用太陽能供電。
[0023]在另一個實施例中，所述的導航信標可以安裝在移動電話通信基站上。在另一個實施例中，所述的導航信標可以安裝在固定于地面、位置相對穩定的氣球上以使其漂浮在空中固定位置。
[0024]根據本發明的無人機導航管制系統，在一個較優的實施例中，當航路附近完全沒有建筑物和較高的路燈等合適的物體用于設置時所述的導航信標時，可以將導航信標直接安裝在特定的長航時無人機上，讓該無人機長時間懸停在適宜高度的固定位置以作為導航信標的廣播平臺。
[0025]根據本發明的另一個方面，本發明還公開一種無人機飛行的管制方法，該方法包括以下步驟:
[0026]預先在規劃的航路上設置多個可以通信的導航信標；
[0027]每個導航信標向在航線上飛行的多架無人機發送該導航信標的位置信息，其中所述的每架無人機都帶有唯一的第一授權信息；
[0028]在航線上飛行的無人機接收所述的相應的導航信標的位置信息，以得到該架無人機當前的準確位置信息；
[0029]所述無人機將所述第一授權信息和其準確的位置信息發送到所述的導航信標中；
[0030]所述的導航信標接收所述的第一授權信息，并根據預先存儲在所述的導航信標中的第二授權信息，驗證所述的無人機的第一授權信息的真偽，并基于驗證的結果和無人機的準確的位置信息，管控在預定的航線上多架無人機的飛行狀態。
[0031]在本發明的無人機飛行管制方法中，所述的導航信標的位置信息為含有所述的每一個導航信標的坐標位置的無線電信號。
[0032]在本發明的無人機飛行管制方法中，所述的無線電信號中包括航線上的經過的無人機的第一授權信息和其位置信息，以基于無人機當前的準確位置信息和經過的無人機的第一授權信息和其位置信息，調整當前無人機的飛行狀態，并保證多架無人機的安全飛行。
[0033]在本發明的無人機飛行管制方法中，當所述的導航信標驗證結果為否時，通知當前的無人機前往最近的適宜場地降落或返航。
[0034]在本發明的無人機飛行管制方法中，所述的方法進一步包括位于后方速度較快的無人機超越前方速度較慢的無人機的步驟，具體為:
[0035]處于后方的速度較快的無人機，收到導航信標發來的前方較慢無人機的位置和速度信息；
[0036]處于后方的速度較快的無人機向所述的導航信標發出超越請求；
[0037]導航信標接收超越請求后，控制前方速度較慢的無人機保持現有的飛行姿態，并持續一段時間；
[0038]控制后方速度較快的無人機爬升高度，從前方速度較慢的無人機上方完成超越；以及
[0039]導航信標根據接收到的位置信息，判斷兩架無人機已經完成超越后，立即解除較慢的無人機保持的航行姿態。
[0040]在本發明的無人機飛行管制方法中，所述的位于后方速度較快的無人機超越前方速度較慢的無人機的還有另一種在同一高度平行超越的方法，具體為:
[0041]處于后方的速度較快的無人機，收到導航信標發來的前方較慢無人機的位置和速度信息；
[0042]處于后方的速度較快的無人機向所述的導航信標發出超越請求；
[0043]導航信標接收超越請求后，控制前方速度較慢的無人機保持現有的飛行姿態，并持續一段時間；
[0044]控制后方速度較快的無人機維持高度，向一側平移并依然保持航向，從前方速度較慢的無人機側面完成超越;以及
[0045]導航信標根據接收到的位置信息，判斷兩架無人機已經完成超越后，立即解除較慢的無人機保持的航行姿態。
[0046]在本發明的無人機飛行管制方法中，所述的方法包括在不同航線上的管控方法，具體為:
[0047]將較低的空域，無人機的飛行方向規定為:自東向西、自南向北；
[0048]將較高的