无人机飞行管制系统及其管制方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无人机的飞行管制系统和管制方法，具体而言，本发明涉及一种管理控制无人机安全飞行的系统和控制方法。利用本发明的系统和方法能够实现对无人机飞行实施即时的管控，实现多架无人机密集编队飞行，以有效利用空域，并避免安装有本系统的无人机擅自进入敏感区域，以提高无人机的使用效益和安全性。
【【背景技术】】
[0002]现有多轴飞行器或者直升机的技术已经比较成熟，现有的多轴飞行器在航拍等领域已经有了应用的实例。但是，目前对无人机飞行管制领域依然没有较好的解决方案。
[0003]现有技术中已经有基于多架无人机的导航机任务协同方法，例如申请号为CN201210122059.9的中国发明专利提出了一种基于语义文本传输的无人机集群可视导航任务协同方法和系统，该方法包括:确定无人机集群中无人机数目并建立面向任务的可视导航;确定每架无人机的任务分工;每架无人机通过其机载的视觉传感设备获得可视导航信息和/或通过通信从其他无人机或设备获得可视导航所需的视频图像信息，并在其机载的图像理解设备中进行融合处理生成语义文本文件;发送方无人机将语义文本文件压缩并发送给接收方无人机；以及接收方无人机根据接收到的压缩后信息，融合自身获得的信息，生成所需的可视导航飞行控制指令。但是该发明无法实现对无人机的即时管控，无法对无人机群的飞行进行即时的授权数据检验，也不能使无人机对自身精确定位以进行密集编队飞行。
[0004]基于此，迫切需要一种无人机导航管制系统和导航管制方法，利用导航信标和设于无人机上的通信模块以实现对对无人机飞行的即时管控，以实现多架无人机密集编队飞行，并提高空域的利用率。
【
【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种新型的无人机飞行的管制系统和方法，利用导航信标和设于无人机上的通信模块以实现对无人机飞行的即时管控，以实现多架无人机密集编队飞行，并提高空域的利用率。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]无人机飞行管制系统，其特征在于，所述的无人机飞行管制系统包括无人机和多个导航ig标，其中:
[0008]所述的无人机带有唯一的第一授权信息；以及
[0009]所述的导航信标以预设的间隔设在预定的航线上，当多架所述的无人机在预定的航线飞行时，使所述的导航信标和所述的无人机通信，以获取无人机的准确位置信息，并验证每一架无人机的所述第一授权信息的真伪，并基于验证的结果和获取的无人机的准确位置信息，管控在预定的航线上多架无入机的飞行状态。
[0010]根据本发明的无人机飞行管制系统，其中所述的无人机上设有:
[0011]第一通信单元；以及
[0012]第一判断单元，与所述的第一通信单元通信，该第一判断单元用以获取并计算出无人机当前的准确位置信息，并控制当前无人机的飞行状态；
[0013]其中所述的第一通信单元将所述的第一授权信息和当前的准确位置信息发送到所述的导航信标，以供验证真伪。
[0014]根据本发明的无人机飞行管制系统，其中所述的每个导航信标包括:
[0015]第二通信单元，与所述第一通信单元通信；
[0016]第二判断单元，与所述的第二通信单元通信，并将当前的导航信标的位置信息发送到所述的第一判断单元，以使所述的第一判断单元计算出无人机当前的准确位置信息；
[0017]所述第二判断单元基于预先存储在所述第二判断单元中的第二授权信息，验证所述无人机的第一授权信息的真伪，并将验证的结果发送到所述的第一判断单元，以基于该验证结果和当前的准确位置信息，使所述的第一判断单元控制无人机的下一步飞行状态。
[0018]根据本发明的无人机飞行管制系统，其中，所述的导航信标的位置信息为含有所述的每一个导航信标的坐标位置的无线电信号。
[0019]根据本发明的无人机飞行管制系统，其中，所述的无人机当前的准确位置信息为第一判断单元根据接收到的无线电信号的时间差或者方位角计算得出。
[0020]根据本发明的无人机飞行管制系统，其中，所述的导航信标包括存储单元，以预先存储第二授权信息或者从服务器端获取第二授权信息后再存储在该存储单元中。
[0021]根据本发明的无人机飞行管制系统，其中，所述的无人机带有唯一的第一授权信息包含航线信息、无人机需要完成的任务信息，或无人机的飞行速度和/或高度信息。
[0022]进一步，根据本发明的一种无人机导航管制系统的一个实施例中，所述的导航信标可以安装在路灯杆的顶端，可以利用太阳能供电。
[0023]在另一个实施例中，所述的导航信标可以安装在移动电话通信基站上。在另一个实施例中，所述的导航信标可以安装在固定于地面、位置相对稳定的气球上以使其漂浮在空中固定位置。
[0024]根据本发明的无人机导航管制系统，在一个较优的实施例中，当航路附近完全没有建筑物和较高的路灯等合适的物体用于设置时所述的导航信标时，可以将导航信标直接安装在特定的长航时无人机上，让该无人机长时间悬停在适宜高度的固定位置以作为导航信标的广播平台。
[0025]根据本发明的另一个方面，本发明还公开一种无人机飞行的管制方法，该方法包括以下步骤:
[0026]预先在规划的航路上设置多个可以通信的导航信标；
[0027]每个导航信标向在航线上飞行的多架无人机发送该导航信标的位置信息，其中所述的每架无人机都带有唯一的第一授权信息；
[0028]在航线上飞行的无人机接收所述的相应的导航信标的位置信息，以得到该架无人机当前的准确位置信息；
[0029]所述无人机将所述第一授权信息和其准确的位置信息发送到所述的导航信标中；
[0030]所述的导航信标接收所述的第一授权信息，并根据预先存储在所述的导航信标中的第二授权信息，验证所述的无人机的第一授权信息的真伪，并基于验证的结果和无人机的准确的位置信息，管控在预定的航线上多架无人机的飞行状态。
[0031]在本发明的无人机飞行管制方法中，所述的导航信标的位置信息为含有所述的每一个导航信标的坐标位置的无线电信号。
[0032]在本发明的无人机飞行管制方法中，所述的无线电信号中包括航线上的经过的无人机的第一授权信息和其位置信息，以基于无人机当前的准确位置信息和经过的无人机的第一授权信息和其位置信息，调整当前无人机的飞行状态，并保证多架无人机的安全飞行。
[0033]在本发明的无人机飞行管制方法中，当所述的导航信标验证结果为否时，通知当前的无人机前往最近的适宜场地降落或返航。
[0034]在本发明的无人机飞行管制方法中，所述的方法进一步包括位于后方速度较快的无人机超越前方速度较慢的无人机的步骤，具体为:
[0035]处于后方的速度较快的无人机，收到导航信标发来的前方较慢无人机的位置和速度信息；
[0036]处于后方的速度较快的无人机向所述的导航信标发出超越请求；
[0037]导航信标接收超越请求后，控制前方速度较慢的无人机保持现有的飞行姿态，并持续一段时间；
[0038]控制后方速度较快的无人机爬升高度，从前方速度较慢的无人机上方完成超越；以及
[0039]导航信标根据接收到的位置信息，判断两架无人机已经完成超越后，立即解除较慢的无人机保持的航行姿态。
[0040]在本发明的无人机飞行管制方法中，所述的位于后方速度较快的无人机超越前方速度较慢的无人机的还有另一种在同一高度平行超越的方法，具体为:
[0041]处于后方的速度较快的无人机，收到导航信标发来的前方较慢无人机的位置和速度信息；
[0042]处于后方的速度较快的无人机向所述的导航信标发出超越请求；
[0043]导航信标接收超越请求后，控制前方速度较慢的无人机保持现有的飞行姿态，并持续一段时间；
[0044]控制后方速度较快的无人机维持高度，向一侧平移并依然保持航向，从前方速度较慢的无人机侧面完成超越;以及
[0045]导航信标根据接收到的位置信息，判断两架无人机已经完成超越后，立即解除较慢的无人机保持的航行姿态。
[0046]在本发明的无人机飞行管制方法中，所述的方法包括在不同航线上的管控方法，具体为:
[0047]将较低的空域，无人机的飞行方向规定为:自东向西、自南向北；
[0048]将较高的