一种无人机识别的方法和系统与流程

1.本发明涉及无人机领域，特别涉及利用无人机特定标志识别无人机身份的方法和系统。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”(uav，unmanned aerial vehicle)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称。
3.无人机系统(uas，unmanned aircraft systems)，也称无人驾驶航空器系统，是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。简单说就是飞机加上遥控设备。
4.当前无人机的市场和应用在蓬勃发展，预计到2025年，无人机产值达到1800亿元，保持年均增速25％以上。
5.近年来，随着无人机技术的飞速发展，无人机产业蓬勃发展起来。由于无人机具有成本较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等特点，越来越多的产业应用不断出现，如空中拍摄、农林植保、电力巡检等领域已经大范围地使用无人机代替传统的通用航空器从事相关作业活动。随着无人机保有量日益增长，普及度的逐渐提升，无人机已经成为继传统通用航空器之后，我国低空空域的主要使用者。但由于其“低慢小”(低空慢速小型飞行器)的特点，难以被雷达发现，对于无人机飞行的监视就成为低空空域监视的主要难题。
6.对于无人机飞行管控，在部分敏感地区或大型人群聚集活动区域，经常设置禁飞/限飞区。
7.禁飞区即禁止无人机飞行的区域，无人机不得在该区域内起飞，也不得由其他区域飞入禁飞区。
8.限飞区则对无人机的飞行高度、速度有一定的限制，在该区域内飞行的无人机必须遵守相应的限制规定。
9.当在禁限区域发现无人机非法飞行时，现有无人机干扰器产品，可以通过压制无人机和遥控器之间的通讯，扰乱gps导航系统，迫使无人机悬停、自动降落或将其驱离，从而保障低空空域安全。
10.但当区域内同时存在合法飞行无人机的情况下，则需要对无人机的身份进行识别，从而确定飞行行为是否符合规定，实现合理管控。
11.在工信部发布的民用无人机生产制造管理办法(征求意见稿)中，有关无人机识别的内容：
12.第六条，民用无人机应当具有唯一产品识别码。工业和信息化部制定民用无人机唯一产品识别码相关标准和规定。生产企业应当按照相关标准和规定编制并在民用无人机上使用识别码。
13.生产企业应当将民用无人机产品识别码写入民用无人机不可擦除的芯片存储区，并在机体、外包装上标明。
14.第八条，微型无人机应当能够在飞行过程中通过wifi、蓝牙等方式，自动广播其产品识别码和飞行状态信息，以便在飞行过程中易于被其他设备发现和识别。
15.但在实际运用中，当无人机的实用环境为空中时，存在无人机产品识别码难以识别的实际问题：
16.例如部分型号的无人机识别码位于机身电池仓内/云台轴，wifi/蓝牙等通信方式容易收到干扰，而且还需要连接过程，不易被其他设备发现和识别，当多无人机共存时，信号归属不明确，容易产生混淆。


技术实现要素：

17.本发明提供了一种利用无人机特定标志识别无人机身份的方法和系统。
18.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
19.本发明公开了一种利用无人机特定标志识别无人机身份的系统，如图1所示，所述系统包括：
20.无人机(含特定标志)，特定标志读取设备，无人机信息数据库，通信系统(可选)；
21.模块101，无人机(含特定标志)，
22.在无人机的表面有特定标志，如：
23.1，字符/信息条形码/二维码/色彩等信息图案，固定对应无人机信息；
24.2，灯光，可以通过亮灭/色彩等选择，编码信息对应无人机信息；
25.所述图案和灯光在无人机的位置和数量的组合，可以结合无人机机身特征，综合对应无人机信息；
26.模块102，特定标志读取设备，
27.对应模块101的特定标志，如：
28.1，字符/信息条形码/二维码/色彩等图案，通过光学设备进行信息采集，或通过拍照等手段获取图片后进行识别；
29.2，灯光，通过亮灭/色彩的采样，解码相应信息；
30.多个读取信息可以组合成一个信息集合。
31.模块103，无人机信息数据库，
32.数据项目包括特征标志物的信息，以及对应的无人机信息(无人机识别码/机主身份信息/联系方式等)；
33.模块102读取到的信息，和数据项目中特定标志物信息进行对比，从而确认无人机识别码，获取机主身份；
34.特征标志物的信息也可能直接对应机主身份信息(如电话号码)，读出即可使用，从而简化查询。
35.模块104，通信系统，
36.在模块101和103之间提供空中通信链路，可以通过信息交互从而动态改变特定标志的展示模式，例如：
37.指令某一无人机识别码的无人机灯光临时改为红色常亮，以便进行快速寻找定
位。
38.本发明还公开了一种利用无人机特定标志识别无人机身份的方法，如图2所示，所述方法包括：
39.步骤201，无人机按预置信息设定特定标志，或在无人机存在通信链路时，且特定标志具备改变能力时，可按动态指令设定特定标志；
40.特定标志包括：
41.1，字符/信息条形码/二维码/色彩等信息图案，固定对应无人机信息；
42.2，灯光，可以通过亮灭/色彩等选择，编码信息对应无人机信息；
43.3，上述图案和灯光在无人机的位置和数量的组合，可以结合无人机机身特征，综合对应无人机信息；
44.在无人机存在通信链路时，可以通过信息交互从而动态改变特定标志的展示模式；
45.步骤202，对应探测器检测特定标志，检测信息送至无人机信息数据库，对比检索相关信息；
46.对字符/信息条形码/二维码/色彩等图案，通过光学设备进行信息采集，或通过拍照等手段获取图片后进行识别；对灯光，通过亮灭/色彩的采样，解码相应信息；识别到的特定标志物信息(或信息组合)，通过无人机信息数据库的信息对比，确定无人机信息。
47.特定标志物的信息也可能直接对应机主身份信息(如电话号码)，读出即可使用，从而简化查询。
48.本发明通过在无人机表面增加承载有设定信息的特定标志，可以在实际运行环境中，观测端通过对特定标志的信息识别，可以获取无人机身份信息(直接获取，或通过预先设定信息的查询对比获取)，有助于无人机的空中运行管理。
附图说明
49.图1是本发明的系统结构图；
50.图2是本发明的方法流程图；
51.图3是本发明的一个固定翼无人机采用涂装图案特征标志物的实施例
52.图4是本发明的一个多旋翼无人机多色多灯光特征标志物的实施例
具体实施方式
53.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
54.图3是本发明的一个固定翼无人机采用涂装图案特征标志物的实施例1；如图3所述，
55.机身从机头方向到机尾方向，有条形码，二维码，色块编码(用不同的颜色代表不同的信息)，机翼上有字符，这些固定涂装可以单独采用或组合采用作为特征标志物信息，在无人机信息数据库中对应无人机信息(无人机唯一码以及机主联系方式等预登记信息)。为方便多角度观测，机身上方下方多角度都可以设置特征标志物。
56.摄像装置可以拍摄违规空中无人机，获得标志物图像后识别相应信息(如对条形
码/二维码进行扫码识别)，传送到无人机信息数据库进行对比，查到无人机信息，及时通知机主。
57.对于部分特征标志物，如字符/色块，可以适用人工识别，例如用望远镜看到机翼编码为“abc123”，腹部色块顺序为“红黄蓝绿”，观测人员可以用这两组特征标志物信息进行相应查找。
58.无人机通过机身表面的显示屏展示相应信息图案可以达到和涂装类似的效果，并可以在动态变换展示更多信息图案，以承载更丰富的无人机信息。
59.由于图案特征标志物容易受机身大小，天气等因素影响，同时大量无人机配有灯光，因此可以利用灯光特征标志物利用亮灭/色彩等方法传递特征标志物信息，更加有利于观测以获得相应信息，此时，灯光特征标志物的信息包括亮灭/色彩/数量/位置等信息及其组合，在数据库中与无人机身份信息对应。可以区分无人机类型的外形特征(如多旋翼无人机的旋翼数量)，可以用于辅助对无人机的识别查询。
60.本发明中为便于描述，采用人眼可识别的可见光频段灯光进行描述，在实际环境中，其余电磁波频段(如红外线/毫米波等)可同理应用，具备相应观测设备(如红外线观测仪/毫米波探测仪等)即可。
61.一个单色单灯利用亮灭传递信息的实施例2，是以1秒为灯光信号周期，点亮表示比特1，熄灭表示比特0，
62.s0s1s2s3s4s5b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12b13b14b15b16b17b18b19b20b21b22b23
63.表1
64.如表1所述，是一个30秒的信息发送周期示例，其中s0-s5为6位同步比特，用于信息字段划分，b0-b23为24位信息比特，需要满足避免出现和同步比特相同的比特序列，灯光发送的信息比特在无人机信息数据库中和无人机信息(无人机唯一码/机主身份信息等)相对应。
65.光学摄像装备拍摄无人机，并以1秒为周期对灯光进行采样，通过判断亮灭得到比特序列，在得到的比特序列中发现同步比特序列后，利用后续的信息比特，和可能得到的其它信息(如机型等)，同无人机信息数据库数据项进行对比得到无人机唯一码以及机主等相关信息。
66.在有事先约定的情况下，无人机也可以用灯光变换的其它方法发送其它事先定义过的编码信息(例如，以莫尔斯电码方式发送“sos”，表示无人机处于某种失能状态)。
67.无人机可以配备多个灯光，每个灯光可以多色(等同于无线电波频率变化)，这样可以为无人机的追踪与通信提供更多的能力。
68.一个红蓝双色双灯(a/b)利用色彩传递信息的实施例3，
69.灯a以周期t进行红蓝变换，灯b与灯a同色传递比特信息0，异色传递比特信息1，同样传输表1中的信息，由于灯光始终点亮，有利于无人机的追踪，t可以有多个值(对应不同的信息速率)，观测接收端可以根据灯a的色彩变化时间判断t值，在每个t周期内观察灯b是
否和灯a同色判断发送的信息比特。
70.图4是本发明的一个多旋翼无人机多色多灯光特征标志物的实施例4；如图4所述，
71.假设无人机对称四悬臂各有一个灯光(可以发射红黄蓝三色)，在这种情况下，每个周期t内可以多个信息比特，但需要判断信息比特高位和低位，令一个悬臂灯光为黄色常亮代表机头，对侧悬臂灯光发红蓝周期t变换代表机尾，以空中俯视方向逆时针方向旋转剩余悬臂灯光依次定义从高位到低位，与机尾灯光同色传递比特信息0，异色传递比特信息1，这样每个周期t可以发送两个比特信息，观测接收端通过机头和机尾的灯光特征确定无人机空间方向，在每个t周期内观察剩余的两个灯光判断发送的信息比特。
72.一个在无人机在和通信系统存在通信链路的情况下，在指令下改变灯光信号的实施例5，
73.在大数量无人机的情况下，又考虑到对应无人机唯一码的生成的对应灯光特定标志编码可能码字较长(由信道编码/加密编码等多步骤生成)，需要较长的时间来观测，那么在局部环境内无人机在通信系统的指令下改变灯光信号(特征标志物信息可以动态设置)，可能有助于对无人机快速识别区分。
74.例如在限制区域内发现一架无人机(假定定位系统失效，不能自行改正)，该区域附近通信系统有9架无人机飞行记录，则地面控制中心通过通信系统向这9架无人机分别发送指令，特征标志灯光设置不同的灯光模式(1/2/3/4亮灯数目，红/黄/蓝，常亮/闪烁)，发现该无人机灯光变为其中某一模式(例如，3灯/红色/常亮)，则可快速确定该违规无人机身份，从数据库中得到无人机信息，并进行后续处理。
75.特定标志物信息也可以直接发送机主明码信息，如涂装有机主手机号码，从而简化了数据库查询的步骤，
76.由一个无人机灯光亮灭直接获取机主手机号码信息的实施例6，
77.一次灯光模式点亮为0.5秒，熄灭0.5秒，
78.在15*12＝180秒的周期内，头一个15秒保持灯光常亮用于区分手机号码开始位，在其余的每个15秒周期内，5秒保持灯光熄灭用于计数间隔，10秒时间内点亮灯光1到10次，依次对应数字0到9，
79.这样通过180秒周期的观测每个15秒内的灯光点亮次数，可以获取一个11位电话号码的信息。
80.此例应视为本发明方法的简化例，此时，可以视作解读到的信息直接对应了数据项关联的机主信息，从而简化了查询。
81.本发明以无人机为主要描述对象，但可同理应用于其它空中飞行物，如飞艇/航模等。
82.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。