一种无人机通过限制空域的导航方法、系统、设备及可读存储
介质
技术领域
背景技术
[0002] 无人机具有多种应用场景，包括侦察、作战、数据收集和勘探等，在国防、执行关键任务和生产生活中发挥着重要作用。由于无人机的结构特点和飞行优势，其适合进行地形勘探，尤其是其它探测装置无法进入的复杂地形地区。但有些地区对无人机实行非常严格的管控措施，限制无人机飞行甚至拒绝无人机跨入空域边界，如军事基地、机场、医院、野生动物保护区等。
[0003] 无人机在通过上述限制空域时无法采用常规的导航方式，目前均需要进行人工干预，以协调控制非人机通过限制空域，这使得无人机飞行效率显著降低，有时甚至会妨碍任务的正常执行。
[0004] 因此，迫切需要发展一种无人机在通过限制空域时的
导航系统和方法，以协助无人机高效通过限制空域。
发明内容
[0005] 针对现有无人机在通过限空区域需要进行人工干预，导致飞行效率降低的问题，本发明提供了一种无人机通过限制空域的导航方法、系统、设备及可读存储介质，在无人机未到达限制空域时即可检测到限制空余边界，并进行快速认证，自动重新生成路线，保证无人机高效地通过限制空域。
[0006] 本发明采用如下技术方案来实现：
[0007] 一种无人机通过限制空域的导航方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1、获取无人机的地理
位置，以及获取限制空域发出的限制飞行
信号；
[0009] 步骤2、根据无人机的地理位置和限制飞行信号，确定无人机与限制空域边界的安全距离；
[0010] 步骤3、当无人机与限制空域边界的相对距离小于安全距离时，对无人机穿越限制空域边界进行认证；
[0011] 若认证成功，执行步骤4；
[0012] 若认证失败，执行步骤5：
[0013] 步骤4、认证成功，无人机根据认证协议进入限制空域，并根据
指定的导航路径通过限制空域；
[0014] 步骤5、认证失败，对无人机飞行路线进行重新规划，使无人机根据指定的导航路径绕过限制空域，并重新进入预设飞行路线。
[0015] 优选的，步骤1中所述限制空域包括禁飞区、军事基地、机场、医院或野生动物保护区。
[0016] 优选的，步骤2中，所述限制飞行信号中包括限制空域的边界参数，根据边界参数和无人机的地理位置确定安全距离。
[0017] 优选的，步骤3中所述认证方式为，安全令牌认证、密码认证、无人机识别和支付确认中的至少一种。
[0018] 优选的，步骤3中，当认证成功后，关闭无人机的预设功能。
[0019] 优选的，步骤4和步骤5中，无人机穿过限制空域时，无人机偏离指定的导航路径，对无人机进行人工干预，使其进入指定的导航路径。
[0020] 本发明还提供了一种无人机通过限制空域的导航系统，包括：
[0021] 监控单元，用于获取无人机的地理位置，以及限制空域的限制飞行信号；
[0022] 控制单元，用于根据无人机的地理位置和限制飞行信号，确定无人机与限空区域的安全距离，并根据安全距离输出认证激活指令；
[0023] 认证单元，用于根据认证激活指令发送认证信号，以及接收认证结果的反馈信号；
[0024] 路线生成器，根据认证结果输出无人机的导航路径。
[0025] 优选的所述监控单元包括设置在无人机上的视觉系统和
定位系统；
[0026] 视觉系统，用于拍摄无人机飞行路径上的图像信息；
[0027] 定位系统，用于获取无人机的地理位置及时间信息。
[0028] 本发明还提供了一种终端设备，包括
存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的
计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如
权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
[0029] 本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
[0030] 本发明具有如下有益的技术效果：
[0031] 本发明提供的一种无人机通过限制空域的导航方法，确认无人机与限飞区域的安全距离，避免无人机误入限飞区域，同时在安全距离发送认真信号，避免人工认证所需要的时间与错误率，在认证成功后，根据限空区域的指定导航路径，使无人机安全高效通过限空区域，在认证失败后，无人机的导航系统自动规划路径，使无人机避开限空区域进行飞行；该方法使得无人机通过限飞区域的批准得到自动化，减少了反应时间，使得无人机能够快速通过限飞区域快速到达目的地或能够进入限飞区域。该无人机通过限制空域的导航系统和方法，在无人机未到达限制空域时，即可检测到限制空余边界，并进行快速认证，自动重新生成路线，使得无人机能够高效地通过限制空域，完成飞行任务。
[0032] 进一步，无人机关闭预设功能，例如摄像机或GPS等功能，使得因保密原因而限飞的区域能够允许此无人机进入的原因。
附图说明
[0033] 图1是协助无人机通过限制空域的导航系统；
[0034] 图2是协助无人机通过限制空域的导航方法流程；
具体实施方式
[0035] 下面结合附图和具体
实施例对本发明作进一步详细说明。
[0036] 参照图1，一种无人机通过限制空域的导航系统，包括监控装置、控制单元、认证装置、路线生成器和人工控
制模块。
[0037] 监控装置，用于获取无人机的地理位置，以及限制空域的限制飞行信号。
[0038] 监控装置包括视觉系统、定位系统和信号收发器。
[0039] 视觉系统包括一个或多个相机，为无人机监控装置提供图片或视频数据，可以是各种类型的相机，包括高清晰度
照相机，启用夜视的照相机，红外感测照相机，
X射线成像设备，行扫描成像设备等。
[0040] 定位系统可以是全球定位系统(GPS)，为无人机监控装置提供地理位置及时间信息。
[0041] 信号收发器，用于
检测限制空域的限制飞行信号，以及发送认证信号和认证反馈信号。
[0042] 控制单元，用于
跟踪无人机的地理位置并将其与限制空域边界的地理位置进行比较，以确定无人机与限制空域边界的安全位置，并根据安全位置发送认证激活指令，控制单元中预设限制空域
数据库。
[0043] 认证装置，用于根据认证激活指令发送认证信号，以及接收认证结果的反馈信号，使认证无人机穿越限制空域边界。认证装置中包含认证协议。
[0044] 路线生成器，当认证失败后对无人机飞行路线进行重新规划，生成替代导航方案；路线生成器中预设虚拟地图。
[0045] 人工
控制模块，无人机穿过限制空域时，无人机偏离指定的导航路径，对无人机进行人工干预，使其进入预指定的导航路径。
[0046] 人工控制模块包括
用户界面、指令库和指令发送装置。
[0047] 限制空域包括禁飞区、军事基地、机场、医院、野生动物保护区等，可以为球形边界、半球形边界或其它类型边界，包含多个限制边界参数。
[0048] 参照图2，一种无人机通过限制空域的导航方法，包括以下步骤：
[0049] 步骤1、获取无人机的地理位置，以及获取限制空域发出的限制飞行信号。
[0050] 具体为，监控装置的视觉系统和定位系统跟踪无人机的地理位置，信号收发器检测限制空域发出的限制飞行信号，如无线
电信号、红外信号或声纳信号。
[0051] 步骤2、根据无人机的地理位置和限制飞行信号，确定无人机与限制空域边界的安全距离；
[0052] 具体为，控制单元将无人机的地理位置与限制空域边界的边界参数进行比较，确定无人机与限制空域边界的安全位置。
[0053] 步骤3、当无人机与限制空域边界的相对距离小于安全距离时，对无人机穿越限制空域边界进行认证；
[0054] 具体为，当无人机与限制空域边界的相对距离小于控制单元中预设的安全距离时，控制单元输出认证激活指令，启用认证装置，通过通讯设备与限制空域的主体进行联系，对无人机穿越限制空域边界进行认证。
[0055] 认证方式可以是：安全令牌认证，密码认证，无人机识别，支付确认等；
[0056] 步骤4、若认证成功，无人机根据认证协议进入限制空域，同时根据限空区域指定的导航路径通过限制空域。
[0057] 在通过限空区域时，无人机并禁用一个或多个功能，如关闭相机、关闭导航系统等，最终完成通行。
[0058] 步骤5、若认证失败，路线生成器迅速终止无人机向限制空域边界的移动，同时根据虚拟地图以及监控装置的图像和位置信息，对无人机飞行路线进行重新规划，生成替代导航方案，使无人机绕过限制空域，并重新进入预设飞行路线。
[0059] 该步骤中，采用替代导航方案暂时控制无人机飞行，当绕过限制空域进入预设飞行路线时，迅速切换至原先的导航方案。
[0060] 若该步骤中，若无人机偏离替代导航方案的路径，即自动导航过程中出现错误，相关人员可使用人工控制模块的用户界面，通过指令发送装置向无人机发送控制指令，以使无人机进入正确导航状态。
[0061] 本发明提供的一种无人机通过限制空域的导航方法，使得无人机通过限飞区域的批准得到自动化，减少了反应时间，使得无人机能够快速通过限飞区域快速到达目的地或能够进入限飞区域。系统中监控装置确认无人机与限飞区域的位置，避免无人机误入限飞区域并提前启动认证系统；认证系统能够按照预定和所要求的方式进行认证，避免人工认证所需要的时间与错误率；路线生成器和人工控制模块在认证未
许可或系统出错的情况下进行替代工作。
[0062] 无人机通过限空区域时，无人机关闭摄像机或GPS等功能，避免造成限空区域的信息遭到泄露，同时通过限空区域发送的导航路径控制无人机的飞行路线，使其避免飞行至保密区域，使无人机通过安全限空区域，同时能够保证限空区域的信息不被泄露。
[0063] 无人机在限飞区域中失去摄像机或GPS后需要其他导航方法。如未能成功验证无法通过限飞区域后需要其他路线绕开限飞区域之后回到预定飞行路线。同时在无人机自动系统出现错误后进行人工介入控制，提高无人机飞行的安全性。
[0064] 本发明建立了一种协助无人机通过限制空域的导航系统和方法，在无人机未到达限制空域时即可检测到限制空余边界，并进行快速认证，自动重新生成路线，使得无人机能够高效地通过限制空域，完成飞行任务。
[0065] 在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述无人机通过限制空域的导航方法的步骤。其中，所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于
磁性存储器(例如
软盘、
硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及
半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、
非易失性存储器(NANDFLASH)、固态硬盘(SSD))等。
[0066] 在示例性实施例中，还提供了一种纠终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述无人机通过限制空域的导航方法的步骤。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、
数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成
电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程
门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他
可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立
硬件组件等。
