一种基于物联网的无人机数据管理系统及方法与流程

本发明涉及无人机数据管理，具体为一种基于物联网的无人机数据管理系统及方法。

背景技术：

1、无人机数据管理系统是一种旨在全面感知和智能管理无人机运行状态的综合性技术系统，它主要包括以下核心功能：数据采集：通过在无人机上集成各种传感器，实时采集无人机的飞行参数、状态数据等信息，包括位置、姿态、速度、高度、电池电量等；数据传输：将采集的数据通过无线通信技术，如wifi、4g/5g等，传输到地面站或云端服务器进行存储和分析；数据存储：在云端或本地服务器上建立数据库，对海量的无人机操作数据进行有效存储和管理；数据分析：利用大数据分析和机器学习技术，对历史数据进行深度挖掘和建模分析，以识别无人机的异常行为模式；决策支持：基于数据分析的结果，为无人机操作人员提供决策支持，如自动调整飞行参数、发出预警等；可视化展示：提供直观的数据可视化界面，便于操作人员实时监控无人机的状态和性能；安全与隐私保护：实现数据的加密传输和访问控制，保护关键信息不被泄露，同时遵守相关的法规和隐私保护要求。

2、现有授权公告号为：cn116881260b，名称为一种基于无人机的应急数据管理系统的文件中指出的技术方案包括：数据收集模块，所述数据收集模块用于收集无人机传输的各种数据信息，且数据收集模块通过无线通信技术与无人机连接；数据存储模块，所述数据存储模块用于将收集到的数据存储在可靠的数据库中；本基于无人机的应急数据管理系统，通过设置实时通信和协作模块，使得不同应急响应团队之间能够即时共享收集到的数据，这样，不同团队可以更好地了解整个应急现场的情况，避免信息孤立，提高决策的准确性和综合性，通过即时交流，现场人员可以提供关于现场状况、紧急事件的发展和其他重要信息的更新，从而做出及时的调整和决策，然而其并未考虑到自身运行时所存在的故障隐患情况，若是无人机发生损坏，则我无法进行后续的操作和处理工作。

3、结合上述文件和现有技术，在对无人机运行状态进行数据监测管理时，通过只是考虑其中的各个参数，例如，温度、输出功率以及稳定度是否超出对应的预设范围，若超出则表明无人机存在故障，但并不能表示无人机运行时没有故障隐患，无人机常用于室外环境，而风阻对于无人机运行状态的影响是必然需要考虑的，对于正常运作下的无人机而言，还需要准确的获取无人机运作时的故障隐患，目前只是对无人机进行定期的检修，无法针对不同状态或是不同故障隐患程度的无人机进行检修频率调整，部分无人机若是得不到高频的检修，则会在运作过程中发生故障，甚至是损毁，继而使得无人机的使用寿命大大降低。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的无人机数据管理系统及方法，通过计算生成的性能状态评估值不仅能够反映无人机的运行状态，还能够通过比对处理，得出能够反映无人机存在故障隐患大小的故障隐患指标，依据故障隐患指标即可对无人机原本设定的维修频率进行修正，从而能够针对不同无人机的具体情况，改变原本的维修频率，在一定程度上能够提高整个无人机的使用寿命，解决了背景技术中提出的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于物联网的无人机数据管理系统，包括：

6、判定获取模块，通过无人机上部署的边缘计算单元，对无人机作业时所处环境下的风速进行分析，若实时的风速超过预设的标准值，则表示无人机处于有风环境，采用物联网技术获取阻力数据和状态数据；反之，则表示无人机处于无风环境，采用物联网技术获取状态数据；

7、状态评估模块，在无人机处于有风环境的条件下，依据经过预处理的阻力数据和状态数据，计算生成性能状态评估值pgzt；在无人机处于无风环境的条件下，依据经过预处理的状态数据，计算生成性能状态评估值pgzt；

8、隐患分析模块，在预设的时间周期t内，将每个时刻t对应下的性能状态评估值pgzt进行汇总，建立曲线图，并记录预设时间周期t内，性能状态评估值pgzt超过预设的评估阈值{pol1，pol2}的次数s，依据时间周期t和次数s计算生成对应无人机的故障隐患指标i；

9、维护调整模块，根据故障隐患指标i和原定对无人机的维修频率，计算生成调整后的维修频率修正值wzs，依据维修频率修正值wzs对无人机进行定期检修。

10、进一步的，阻力数据包括无人机飞行状态下所遇到的实时风阻，状态数据包括无人机的负载量、飞行高度以及无人机驱动单元与预设标准温度范围的温度差。

11、进一步的，阻力数据的获取步骤如下：

12、s101、在无人机上配置空气密度传感器和风速传感器，以获取当地的空气密度ρ和气流速度v，根据动压计算公式，动压值＝0.5*ρ*v^2，计算得出实时的动压值dy；

13、s102、测量无人机机身的正面投影面积，作为特征面积s；

14、s103、通过风洞试验，事先获得阻力系数cd；

15、s104、将s101至s103获取的数据代入风阻公式，即可计算出无人机当前遭遇的实时风阻fzt，公式如下：

16、fzt＝dy*s*cd。

17、进一步的，计算性能状态评估值pgzt之前，需要对无人机驱动单元与预设标准温度范围的温度差进行计算，计算公式如下：

18、

19、式中，hct表示无人机驱动单元与预设标准温度范围的温度差，wq表示无人机驱动单元的温度值，bwmin、bwmax分别为标准温度范围中的最小值和最大值。

20、进一步的，计算生成性能状态评估值pgzt所依据的公式如下：

21、

22、式(1)中，zlt、gut分别表示无人机实时的负载量和飞行高度，a1、a2、a3、a4分别为实时风阻、负载量、飞行高度以及温度差的权重，且a1>a2>a3>a4>0，v表示气流速度，即实时风速，bv表示标准值，g1为常数修正因子；

23、式(2)中，b1、b2、b3分别为负载量、飞行高度以及温度差的权重，且b1>b2>b3>0，g2为常数修正因子。

24、进一步的，建立的曲线图中，x轴表示不同的时刻t，y轴表示不同数值的性能状态评估值pgzt；评估阈值{pol1，pol2}是进行预设的，且评估阈值{pol1，pol2}表示一个范围值，该范围值的最小值为pol1，最大值为pol2。

25、进一步的，对阻力数据和状态数据进行预处理的过程为：对各个数据进行无量纲化处理。

26、进一步的，生成对应无人机的故障隐患指标i所依据的公式如下：

27、

28、预设的时间周期t＝n，t＝1、2、…、n，n为正整数。

29、进一步的，计算生成调整后的维修频率修正值wzs所依据的公式如下：

30、

31、式中，int为取整函数，pl表示原定对无人机的维修频率。

32、一种基于物联网的无人机数据管理方法，包括如下步骤：

33、s1、通过无人机上部署的边缘计算单元，对无人机作业时所处环境下的风速进行分析，若实时的风速超过预设的标准值，则表示无人机处于有风环境，采用物联网技术获取阻力数据和状态数据；反之，则表示无人机处于无风环境，采用物联网技术获取状态数据；

34、s2、在无人机处于有风环境的条件下，依据经过预处理的阻力数据和状态数据，计算生成性能状态评估值pgzt；在无人机处于无风环境的条件下，依据经过预处理的状态数据，计算生成性能状态评估值pgzt；

35、s3、在预设的时间周期t内，将每个时刻t对应下的性能状态评估值pgzt进行汇总，建立曲线图，并记录预设时间周期t内，性能状态评估值pgzt超过预设的评估阈值{pol1，pol2}的次数s，依据时间周期t和次数s计算生成对应无人机的故障隐患指标i；

36、s4、根据故障隐患指标i和原定对无人机的维修频率，计算生成调整后的维修频率修正值wzs，依据维修频率修正值wzs对无人机进行定期检修。

37、(三)有益效果

38、本发明提供了一种基于物联网的无人机数据管理系统及方法，具备以下有益效果：

39、1、本发明通过在无人机上部署的边缘计算单元，实现了对数据的初步分析和判断，减轻系统的计算负担，可根据不同的情况进行对应的数据采集工作，提高实时性，仅将需要进一步处理的关键数据传输至系统即可，提高数据传输效率；

40、2、本发明根据无人机所处的环境的情况，在有风环境和无风环境下能够分别进行针对性的数据采集工作，相对于无风环境，无人机在处于有风环境下时需要考虑到风阻对整个无人机运行状态的影响，结合环境和无人机自身状态参数来判定工作状态下无人机的状态情况，通过生成数据化的性能状态评估值，能够准确的反映无人机的运行状态，为后续进行检修工作的调整提供了有效的依据，体现了对数据管理的合理性；

41、3、本发明通过计算生成的性能状态评估值不仅能够反映无人机的运行状态，还能够通过比对处理，得出能够反映无人机存在故障隐患大小的故障隐患指标，依据故障隐患指标即可对无人机原本设定的维修频率进行修正，从而能够针对不同无人机的具体情况，改变原本的维修频率，在一定程度上能够提高整个无人机的使用寿命。