专利汇可以提供一种分布式民用无人机空管系统、空管方法及协作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种分布式民用无人机空管系统、空管方法及协作方法。所述分布式民用无人机空管系统,包括三层结构,其中,所述分布式民用无人机空管系统的上层为统一民用无人机管理平台,所述分布式民用无人机空管系统的 中间层 为分布式民用无人机飞行网络,所述分布式民用无人机空管系统的下层为分布式民用无人机运行片区;所述统一民用无人机管理平台连接所有的所述分布式民用无人机飞行网络,每一所述分布式民用无人机飞行网络连接一个所述分布式民用无人机运行片区。本发明还提供一种基于分布式民用无人机空管系统的空管方法和协作方法。,下面是一种分布式民用无人机空管系统、空管方法及协作方法专利的具体信息内容。
1.一种分布式民用无人机空管系统,其特征在于:包括三层结构,其中,所述分布式民用无人机空管系统的上层为统一民用无人机管理平台,所述分布式民用无人机空管系统的中间层为分布式民用无人机飞行网络,所述分布式民用无人机空管系统的下层为分布式民用无人机运行片区;
所述统一民用无人机管理平台连接所有的所述分布式民用无人机飞行网络,每一所述分布式民用无人机飞行网络连接一个所述分布式民用无人机运行片区。
2.根据权利要求1所述的一种分布式民用无人机空管系统,其特征在于,所述统一民用无人机管理平台用于监测调控所述中间层和所述下层中所有装置节点运行,并存储所述中间层和所述下层内所有装置节点运行数据,且与外部无人机应用系统进行数据交互;
所述统一民用无人机管理平台包括:飞行网络数据存储模块、飞行网络监测模块、飞行网络控制模块、应用交互模块和应用审核模块;
所述飞行网络数据存储模块,用于存储所有的分布式民用无人机飞行网络中的运行数据;
所述飞行网络监测模块,用于通过互联网络等通信链路获得所有的分布式民用无人机飞行网络的实时运行数据;
所述飞行网络控制模块,用于对所有的分布式民用无人机飞行网络进行强制控制;
所述应用审核模块,用于对外部的无人机应用系统接入无人机空管系统的请求进行审核,定期检查其合格资格;
所述应用交互模块,用于为外部的无人机应用系统提供数据交互接口,协助无人机应用系统和各分布式民用无人机飞行网络的数据交互。
3.根据权利要求1所述的一种分布式民用无人机空管系统,其特征在于,所述分布式民用无人机飞行网络包括三层结构,且所述分布式民用无人机飞行网络的上层为控制中心,所述分布式民用无人机飞行网络的中间层为一个或两个以上基站,所述分布式民用无人机飞行网络的下层为一个或两个以上无人机,
每一所述分布式民用无人机飞行网络连接一个所述分布式民用无人机运行片区,将所述分布式民用无人机运行片区内所有的无人机以及相关设备组成通信网络,实现通信控制功能。
4.根据权利要求3所述的一种分布式民用无人机空管系统,其特征在于,所述控制中心连接一个或两个以上的基站,用于调控所述分布式民用无人机飞行网络的中间层和下层中所有基站和无人机;
所述控制中心包括:
片区数据存储模块,用于储存所在片区的飞行网络中各设备的运行数据;
片区运行控制模块,用于连接、协调、控制所在片区的飞行网络中各设备的运行,和其他片区进行数据通信;
片区无人机身份综合模块,包括片区无人机编码存储模块,片区无人机基站临时编码存储模块,片区无人机权限等级模块;
片区无人机编码存储模块,用于存储更新删除无人机编码数据;片区无人机基站临时编码存储模块,用于存储更新删除基站临时编码数据;所述片区无人机权限等级模块,用于存储更新删除片区无人机权限等级数据;
片区无人机身份审核模块,包括片区无人机身份判决模块和无人机编码密钥模块;
片区无人机身份判决模块,用于通过核对无人机编码对新加入片区的无人机身份进行审核;
无人机编码密钥模块,用于对无人机编码进行加密或解密;
片区无人机飞行授权模块,用于对无人机在片区内飞行的请求进行审核,并授予无人机不同等级的飞行权限;
片区非法无人机识别模块,用于对片区内非法无人机进行判断,授予其危险等级;
片区无人机飞行路线规划模块,用于建立或修正片区内无人机的飞行路线;
片区无人机应用交互模块,用于与外部无人机应用进行数据交互;及
片区无人机应用审核模块,用于对外部无人机应用请求进行审核。
5.根据权利要求3所述的一种分布式民用无人机空管系统,其特征在于,所述基站连接一个或两个以上无人机,为飞行网络中的信息交互提供中继支持,检测识无人机合法性,为合法无人机提供基站临时编码和定位服务;
所述基站包括:
基站飞行网络中继模块,用于与飞行网络中的各装置节点通信,用于充当飞行网络通信中继节点;
基站无人机数据存储模块,用于存储模块,存储、更新和删除无人机的运行数据;
基站无人机身份综合模块,包括基站无人机编码存储模块,基站无人机编码密钥模块,基站无人机基站临时编码存储模块,基站无人机权限等级模块;
基站无人机编码存储模块,用于存储更新删除无人机编码数据;
基站无人机编码密钥模块,用于对无人机编码进行加密或解密;
基站无人机基站临时编码存储模块,用于存储更新删除基站临时编码数据;所述基站无人机权限等级模块,用于存储更新删除无人机权限等级数据;
无人机问询模块,用于对无人机验证身份,授予基站临时编码;
无人机侦测模块包括合法无人机检测模块和非法无人机探测模块;
合法无人机检测模块,用于收集合法无人机的工作状态信息,对可能出现碰撞和其他危险的无人机进行警告,实时纠正无人机飞行航线;
非法无人机探测模块,利用地面传感和雷达装置,对空域进行实时扫描,发现询问未验证无人机,并可以直接对非法无人机进行电磁干扰。
6.根据权利要求3所述的一种分布式民用无人机空管系统,其特征在于,每一所述无人机连接一个所述基站,接受所述控制中心的指令自主飞行,并收集自身运行数据与飞行网络内环境数据;
所述无人机包括:
无人机数据存储模块,用于存储更新无人机自身运行的各项数据;
无人机通信模块,用于通过4G或5G通信链路,与飞行网络中设备节点的信息交互;
无人机身份应答模块,包括无人机编码存储模块、无人机编码密钥模块、片区无人机基站临时编码存储模块和片区无人机权限等级模块,所述无人机编码存储模块,用于存储更新删除无人机编码数据;所述无人机编码密钥模块,用于对无人机编码进行加密或解密;所述片区无人机基站临时编码存储模块,用于存储更新删除基站临时编码数据;所述片区无人机权限等级模块,用于存储更新删除片区无人机权限等级数据;
飞行路线存储模块,用于存储和更新自身的飞行路线。
7.一种根据权利要求1所述的一种分布式民用无人机空管系统的空管方法,其特征在于,用来管理各片区内的民用无人机的运行,并包括飞行授权步骤、无人机监控步骤、非法无人机处理步骤和飞行路线规划步骤。
8.根据权利要求7所述的空管方法,其特征在于,所述飞行授权步骤包括如下步骤:
一、无人机飞行许可步骤
步骤11:控制中心获得无人机编码,控制中心的片区无人机身份审核模块检测片区无人机身份综合模块内是否有无人机编码相关的基站临时编码,有则执行步骤3,无则执行步骤12;
步骤12:控制中心利用无人机编码查询无人机信息,片区无人机身份审核模块决定是否同意该无人机在片区飞行,同意飞行,执行步骤15-19;不同意飞行;执行步骤13-14;
步骤13:控制中心使用片区无人机身份审核模块对无人机编号加密,将禁止无人机飞行和加密的无人机编号通过片区运行控制模块发送至无人机附近基站;
步骤14:基站使用基站无人机身份综合模块对接收数据解密后得到无人机编码,使用无人机问询模块呼叫该无人机,禁止其在片区飞行;
步骤15:控制中心使用片区无人机身份审核模块对无人机编号加密,将同意无人机飞行和加密的无人机编号通过片区运行控制模块发送至无人机附近基站;
步骤16:基站使用基站无人机身份综合模块对接收数据解密后得到无人机编码,为其建立基站临时编码,使用无人机问询模块呼叫该无人机,授予其基站临时编码;
步骤17:基站使用基站飞行网络中继模块将该无人机基站临时编码发送至控制中心;
步骤18:控制中心将该无人机基站临时编码存储至片区数据存储模块和片区无人机身份综合模块;
步骤19:基站利用无人机问询模块呼叫该无人机,同意其在片区飞行,与其建立直接连接;
步骤3:控制中心的片区无人机身份审核模块判决无人机是否飞行,同意,将命令通过片区运行控制模块发送至基站,执行步骤111;不同意,将命令通过片区运行控制模块发送至基站,执行步骤112;
步骤111:基站接受控制中心命令和无人机基站临时编码后,使用无人机问询模块呼叫该无人机,同意无人机在片区飞行,授予基站临时编码,与其建立直接连接;
步骤112:基站接受控制中心命令和无人机基站临时编码后,使用无人机问询模块呼叫该无人机,禁止在片区无人机飞行;
二、无人机飞行等级授权步骤
步骤21:控制中心根据上级指令或自身使用片区无人机授权模块,对无人机数据综合模块中的无人机权限等级的建立或更新
步骤22:控制中心使用片区运行控制模块,将无人机权限等级发送至与无人机连接的基站;
步骤23:基站接受无人机权限等级后,使用基站飞行网络中继模块呼叫该无人机,为其建立或更新无人机权限等级。
9.根据权利要求7所述的空管方法,其特征在于,所述无人机监控步骤用于对合法无人机进行监控和飞行管理,并包括如下步骤:
步骤31:基站使用无人机侦测模块对基站用于空域内的无人机进行呼叫;
步骤32:受到呼叫的无人机将自身的基站临时编码和运行数据,通过无人机通信模块发送至基站;
步骤33:基站利用基站无人机身份综合模块和基站无人机数据存储模块筛选和更新与自己直接连接的无人机数据,并将所有数据通过基站飞行网络中继模块上传至控制中心;
步骤34:控制中心接受数据对片区数据存储模块进行更新,片区无人机飞行路线规划模块发现存在飞行危险的无人机,对飞行路线进行纠正,将纠正数据通过片区运行控制模块发送至基站;
步骤35:基站接受数据,使用无人机侦测模块对该无人机进行警告,纠正其飞行行为。
10.根据权利要求7所述的空管方法,其特征在于,所述非法无人机处理步骤用于对非法无人机进行判断和处理,并包括如下步骤:
步骤41:基站使用无人机侦测模块对基站用于空域内的无人机进行侦测;
步骤42:基站将侦测结果和基站无人机身份综合模块和基站无人机数据存储模块中数据对比,发现未经认证无人机;
步骤43:基站使用无人机侦测模块对未经认证无人机进行呼叫,得到结果;
步骤44:基站将询问结果通过基站飞行网络中继模块传输至控制中心;
步骤45:控制中心使用片区非法无人机识别模块,判断无人机是否合法已经危险等级;
若合法,执行步骤46-47;若非法等级为1,执行步骤48-410;若非法等级为2,执行步骤411-
413;若非法等级为3,执行步骤414-416;
步骤46:控制中心通知基站该无人机合法,片区无人机飞行路线规划模块发现存在飞行危险的合法无人机,对飞行路线进行纠正,将数据通过片区运行控制模块发送至基站;
步骤47:基站接受数据后,通过无人机侦测模块对用于空域内的无人机进行提示,调整相关无人机航线;
步骤48:控制中心通知基站该无人机非法,但暂时不做处理,片区无人机飞行路线规划模块发现存在飞行危险的合法无人机,对飞行路线进行纠正,将数据通过片区运行控制模块发送至基站;
步骤49:基站接受数据后,通过无人机侦测模块对用于空域内的无人机进行提示,调整相关无人机航线;
步骤410:控制中心通知空管人员寻找无人机拥有者对其进行处罚;
步骤411:控制中心通知基站该无人机非法,对无人机进行干扰,片区无人机飞行路线规划模块发现存在飞行危险的合法无人机,对飞行路线进行纠正,将数据通过片区运行控制模块发送至基站;
步骤412,基站接受数据后,通过无人机侦测模块对用于空域内的无人机进行提示,调整相关无人机航线,并强制干扰非法无人机,减少其危险飞行程度;
步骤413:控制中心通知空管人员寻找无人机拥有者对其进行处罚;
步骤414:控制中心通知基站该无人机非法,通知空管人员对其采取措施,片区无人机飞行路线规划模块发现存在飞行危险的合法无人机,对飞行路线进行纠正,将数据通过片区运行控制模块发送至基站;
步骤415:基站接受数据后,通过无人机侦测模块对用于空域内的无人机进行提示,调整相关无人机航线,并强制干扰非法无人机,减少其危险飞行程度;
步骤416:外部工作人员对非法无人机采取强制控制迫降等措施,并寻找无人机拥有者对其进行处罚。
11.根据权利要求7所述的空管方法,其特征在于,所述飞行路线规划步骤用于预先规划更新无人机飞行路线,并包括如下步骤:
步骤51:控制中心查询片区数据存储模块、片区无人机身份综合模块中的无人机数据,通过对片区无人机飞行授权模块和片区无人机飞行路线规划模块,新建和修正航线;
步骤52:控制中心将新建或修正后航线和无人机临时编码通过片区运行控制模块传输至基站;
步骤53:基站接受数据后,使用无人机侦测模块,将新建或修正后航线传输至无人机;
步骤54:无人机接受数据后,使用飞行路线存储模块,存储修改自身飞行路线;
步骤55:无人机执行飞行任务。
12.一种根据权利要求11所述的空管方法,其特征在于,飞行线路规划包括:点对点直达模式、超出航程的飞行中转模式和跨片区飞行模式。
13.一种根据权利要求12所述的空管方法,其特征在于,所述点对点直达模式下的飞行线路规划包括如下步骤:
步骤61:控制中心片区无人机飞行路线规划模块判断飞行起始点位置,并依据起始点位置判断飞行距离,飞行距离在无人机航程内;
步骤62:控制中心指定离起飞点最近基站和所属停机场的一架无人机起飞,通过片区运行控制模块将指令发给基站;
步骤64,基站接受指令,命令无人机起飞;
步骤65:无人机依据飞行路线存储模块,利用北斗7PS定位和基站定位,从起飞点飞往终止点,完成任务,将达到信息发送离无人机最近的基站;
步骤66:离无人机最近的基站将无人机到达的信息通过基站飞行网络中继模块发送至控制中心;
步骤67:控制中心的片区运行控制模块,决定无人机是否回程,回程执行步骤68~69,不回程,执行步骤610-616;
步骤68:控制中心通过片区运行控制模块将指令发给就近基站;
步骤69:就近基站接受命令,通过使用无人机侦测模块,命令无人机回程;
步骤610:控制中心利用使用片区无人机身份审核模块对无人机编号加密,通过片区运行控制模块将加密数据发送至就近基站,命令就近基站为无人机更新基站临时编码,并停靠该基站;
步骤611:基站使用基站无人机身份综合模块对接收数据解密后得到无人机编码,为其更新基站临时编码,使用无人机问询模块呼叫该无人机,更新其基站临时编码;
步骤612:基站将更新后的基站临时编码通过基站飞行网络中继模块传输至控制中心步骤613:控制中心接受数据,更新片区数据存储模块和片区无人机身份综合模块的数据;
步骤614:控制中心命令原链接的基站关闭与无人机的直接连接,将消息通过片区运行控制模块发送至原链接基站;
步骤615:原链接基站接受数据,删除基站无人机存储模块和基站无人机身份综合模块的基站临时编码相关数据,关闭与无人机的连接;
步骤616:无人机更新其基站临时编码,和就近基站建立新连接,停靠就近机场或所属停机场。
14.一种根据权利要求13所述的空管方法,其特征在于,所述超出航程的飞行中转模式下的飞行线路规划包括如下步骤:
步骤71:控制中心片区无人机飞行路线规划模块判断飞行起始点位置,并依据起始点位置判断飞行距离,飞行距离超出无人机航程;
步骤72:控制中心的片区无人机飞行路线规划模块找到飞行路线附近的基站设定为中转基站,指定所属一架无人机为中转无人机待命,将命令通过片区运行控制模块发送至中转基站;
步骤73:控制中心指定离起飞点最近基站和所属停机场的一架无人机起飞,通过片区运行控制模块将指令发给基站;
步骤74:基站接受指令,命令无人机起飞;
步骤75:无人机依据飞行路线存储模块,利用北斗7PS定位和基站定位,从起飞点飞往中转基站,和中转无人机完成中转任务,将中转成功信息发送中转基站;
步骤76:中转基站将中转成功信息通过基站飞行网络中继模块发送至控制中心;
步骤77:控制中心的片区运行控制模块,决定无人机是否回程,回程执行步骤68-69,不回程,执行步骤610-616;
步骤78:中转无人机依据飞行路线存储模块,利用北斗7PS定位和基站定位,继续完成飞行任务,将任务成功信息发送离无人机最近基站;
步骤79:离无人机最近的基站将无人机到达的信息通过基站飞行网络中继模块发送至控制中心;
步骤710:控制中心的片区运行控制模块,决定无人机是否回程,回程执行步骤68-69,不回程,执行步骤610-616。
15.一种根据权利要求13所述的空管方法,其特征在于,所述跨片区飞行模式下的飞行线路规划包括如下步骤:
步骤81:控制中心片区无人机飞行路线规划模块判断飞行起始点位置,发现飞行跨片区;
步骤82:起飞点所在片区的控制中心通过其区运行控制模块向起飞点所在片区的控制中心发送跨区运送请求;
步骤83:起飞点所在片区控制中心通过片区运行控制模块指定离起飞点最近基站和所属平台的一架无人机起飞,将指令发送至起飞点最近基站;
步骤84:起飞点最近基站接受命令,通过无人机通信模块,指定无人机起飞;
步骤85:起飞点所在片区控制中心使用片区无人机身份审核模块对无人机进行加密,通过其区运行控制模块将加密无人机编号发送至终止点所在控制中心;
步骤86:无人机依据飞行路线存储模块,利用北斗7PS定位和基站定位,飞行至两片区交界处;
步骤87:无人机利用无人机身份应答模块对无人机编码加密,通过无人机通信模块向终止点所在片区中距离最近的基站发送跨区请求以及加密后的无人机编号;
步骤88:终止点所在片区中距离最近的基站通过基站飞行网络中继模块将跨区请求以及加密无人机编号发送至终止点所在片区的控制中心;
步骤89:终止点所在片区控制中心通过片区无人机身份审核模块校对起飞点所在片区控制中心和无人机发送的无人机编号,核实无人机身份;
步骤810:如果终止点所在片区控制中心核实成功,由片区运行控制模块指定终止点所在片区中距离无人机最近的基站和无人机进行连接,执行步骤811-813;如果终止点所在片区控制中心核实失败,由控制中心片区运行控制模块指定终止点所在片区中距离无人机最近的基站向无人机发送核实失败通知,执行步骤814-817;
步骤811:终止点所在片区中距离无人机最近的基站通过无人机问询模块为无人机建立基站临时编码,建立与无人机的直接联系;
步骤812:无人机关闭与起飞点所在片区控制中心的联系,建立与终止点所在片区控制中心的通讯连接;
步骤813:无人机进入终止点所在片区,利用北斗GPS定位和基站定位,完成跨片区飞行任务,将完成任务信息发送至控制中心;控制中心的片区运行控制模块,决定无人机是否回程,回程执行步骤68-69,不回程,执行步骤610;
步骤814:无人机收到核实失败信息后,利用无人机通信模块通过指定起飞点所在片区中距离无人机最近的基站向控制中心发送连接失败消息;
步骤815:控制中心接收消息,搜索起飞点片区内距离无人机最近的空闲基站及其所属平台,向空闲基站发送接收无人机命令;起飞点控制中心通过片区运行控制模块指定起飞点所在片区中距离无人机最近的基站向无人机发送空闲基站停机位定位;
步骤816:无人机前往空闲基站所属停机位,通过无人机通信模块向空闲基站进行连接,空闲基站通过无人机问询模块为无人机建立基站临时识别码;
步骤817:无人机到达空闲基站停机位停靠充电,等待下次起飞点控制中心的跨区飞行指令。
16.一种协作方法,其特征在于,适用于权利要求1所述的分布式民用无人机空管系统与民用无人机应用系统之间的协作,且用于将不同系统、不同应用和不同企业的民用无人机进行有效整合,进行统一管理,并包括如下步骤:
步骤11:外部无人机应用系统通过应用交互模块向统一民用无人机管理平台提出加入平台申请;
步骤92:统一民用无人机管理平台应用审核模块审核应用系统,不批准加入,执行步骤
93;批准加入,执行步骤94-912;
步骤93:统一民用无人机管理平台利用应用交互模块向外部无人机应用系统告知不批准信息;
步骤94:统一民用无人机管理平台使用飞行网络控制模块,向指定的飞行网络传送新应用系统加入空管系统的通知;
步骤95:各飞行网络中控制中心,接受命令,向统一民用无人机管理平台回馈消息后待命;
步骤96:统一民用无人机管理平台通过应用交互模块向外部无人机应用系统告知各片区审核结果;
步骤97:统一民用无人机管理平台使用飞行网络控制模块求,根据片区编号,命令片区飞行网络与外部无人机应用系统建立合作;
步骤98:收到命令的控制中心利用片区无人机应用交互模块与外部无人机应用系统建立合作连接;
步骤99:外部无人机应用系统通过片区无人机应用交互模块对连接的片区发出无人机应用请求。
步骤3,片区控制中心接受应用请求,使用无人机应用审核模块进行审核;若审核通过,执行步骤112,若审核未通过,执行步骤113
步骤111,片区控制中心根据应用要求,使用片区无人机飞行路线规划模块进行航线规划,指定无人机执行飞行,将运行数据结果通过片区无人机应用交互模块,发送至外部无人机应用系统;
步骤112,片区控制中心,将审核失败结果通过片区无人机应用交互模块,发送至外部无人机应用系统;
若统一民用无人机管理平台定期对外部无人机应用系统进行复查,同样执行91~912步骤。
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