無人機飛行防撞方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人機飛行防撞方法，通過在無人機上設置ADS-B模塊，搜索設定范圍內有人機的信息，從而能夠有效地避開有人機。本發(fā)明的有益效果是：無人機機體內集成了ADS-B模塊，能夠探索有人機的飛行信息，分析處理后，做出相應的措施，即能夠避免對有人機產(chǎn)生危害，保證了有人機的安全；地面設置覆蓋無人機所有飛行區(qū)域的地面系統(tǒng)，也能探索有人機的飛行信息，與無人機搜索的有人機信息進行交叉驗證，提高了安全系數(shù)。
【專利說明】無人機飛行防撞方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到無人機，特別是涉及到一種無人機飛行防撞方法。
【背景技術】
[0002]無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。目前大部分民用無人機控制是通過地面站和無人機之間無線數(shù)傳電臺直接進行數(shù)據(jù)通訊，再通過地面站軟件編輯飛行計劃并上傳到無人機飛行控制器。無人機使用越來越廣泛，由于大量使用的無人機在飛行器領域內都屬于小、慢，地面雷達等手段無法及時發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控，對正常的民航客機和軍機的潛在危險越來越大，迫切需要對無人機全面監(jiān)控和空中防撞。
[0003]目前的辦法主要有兩種:
(1)無人機組網(wǎng)到中心服務器，當中心服務器不授權時，無人機無法起飛。但是這無法實時了解整個無人機空域的狀況，決策周期非常長，協(xié)調非常緩慢，無法完成空中防撞作用，只能起到監(jiān)視無人機的作用；
(2)通過無人機上安裝目前客機安裝的機載應答識別器，直接進入民航的防撞體系。這里面有兩個缺點基本上無法克服。首先是機載應答識別器都非常昂貴和重量體積大，中小型無人機根本帶不動該設備。其次，參與到民航體系，要進行FAA認證，而相關認證在全世界范圍內還處于研究狀態(tài)，沒有辦法短期部署。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種無人機飛行防撞方法，解決無人機飛行中，在遇到有人機時無法及時避開，可能會導致巨大危害的缺陷。
[0005]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):無人機飛行防撞方法，包括以下步驟:
A、在無人機內的飛行控制計算機中集成3G通訊模塊和ADS-B模塊，其中，3G通訊模塊用于與遠端的控制中心進行通訊，無人機的ADS-B模塊能夠接收以無人機為中心的方圓80-120英里的區(qū)域內所有有人機的飛行信息；
B、無人機開機通電后，無人機的ADS-B模塊即搜索有人機飛行信息，發(fā)送到飛行控制計算機，無人機向控制中心申請起飛時，會將無人機當前信息和有人機飛行信息一起發(fā)送到控制中心；
C、控制中心通過收到的信息進行分析處理，做出無人機起飛時間以及規(guī)劃出無人機的航線，然后發(fā)送到無人機；
D、無人機起飛后，在飛行過程中，無人機的ADS-B模塊會持續(xù)搜索有人機飛行信息，飛行控制計算機根據(jù)該信息，判斷無人機是否處于危險區(qū)域，若無人機處于危險區(qū)域，飛行控制計算機會自動規(guī)劃新航線，控制無人機脫離危險區(qū)域，當無人機無法脫離危險區(qū)域時，飛行控制計算機會控制無人機中止飛行。危險區(qū)域是指根據(jù)目前無人機的飛行方向和高度，在3分鐘內，有和其他有人機交匯以至于相撞的可能性的范圍為危險區(qū)域。無人機也有可能無法脫離危險區(qū)域，如無法快速計算出新航線，或者無人機本身出現(xiàn)故障，比如發(fā)動機故障、舵面故障等情況時，可能出現(xiàn)局部不可控制，當處于這種情況下，我們采用飛行中止來避免危險。
[0006]本發(fā)明中，無人機機體內集成了 ADS-B模塊，能夠探索有人機的飛行信息，分析處理后，做出相應的措施，即能夠避免對有人機產(chǎn)生危害，保證了有人機的安全。
[0007]ADS-B系統(tǒng)是一個集通信與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng)，由信息源、信息傳輸通道和信息處理與顯示三部分組成。ADS-B的主要信息是飛機的4維位置信息(經(jīng)度、緯度、高度和時間)和其它可能附加信息(沖突告警信息，飛行員輸入信息，航跡角，航線拐點等信息)以及飛機的識別信息和類別信息。此外，還可能包括一些別的附加信息，如航向、空速、風速、風向和飛機外界溫度等。這些信息可以由以下航空電子設備得到:(I)全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS) ; (2)慣性導航系統(tǒng)(INS) ; (3)慣性參考系統(tǒng)(IRS) ; (4)飛行管理器；(5)其它機載傳感器。ADS-B的信息傳輸通道以ADS-B報文形式，通過空-空、空-地數(shù)據(jù)鏈廣播式傳播。ADS-B的信息處理與顯示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、處理及有效算法，并且形成清晰、直觀的背景地圖和航跡、交通態(tài)勢分布、參數(shù)窗口以及報文窗口等，最后以偽雷達畫面實時地提供給用戶。
[0008]ADS-B技術是新航行系統(tǒng)中非常重要的通信和監(jiān)視技術，把沖突探測、沖突避免、沖突解決、ATC監(jiān)視和ATC —致性監(jiān)視以及機艙綜合信息顯示有機的結合起來，為新航行系統(tǒng)增強和擴展了非常豐富的功能，同時也帶來了潛在的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0009]本發(fā)明中無人機內的ADS-B模塊只需要有接收有人機飛行信息的功能即可，ADS-B模塊內沒有發(fā)射系統(tǒng)，因為如果有發(fā)射系統(tǒng)就會非常龐大，一般的無人機載不動，太重，并且需要得到FAA認證，非常麻煩。所以該ADS-B模塊可以做的非常小，成本也相應的降低，這樣可以使用于無人機中。
[0010]進一步，上述步驟D中，無人機飛行中，會持續(xù)將搜索的有人機飛行信息以及無人機當前信息發(fā)向地面系統(tǒng)，地面系統(tǒng)由多個設置在地面的監(jiān)測系統(tǒng)組成，監(jiān)測系統(tǒng)內設置一個ADS-B模塊，監(jiān)測系統(tǒng)內的ADS-B模塊也用于接收以該監(jiān)測系統(tǒng)為中心的方圓80-120英里的區(qū)域內所有有人機的飛行信息，即每個監(jiān)測系統(tǒng)能夠覆蓋方圓80-120英里的區(qū)域，整個地面系統(tǒng)能夠覆蓋無人機的所有飛行區(qū)域，地面系統(tǒng)中與無人機所處區(qū)域對應的監(jiān)測系統(tǒng)接收到無人機發(fā)送的信息，監(jiān)測系統(tǒng)將該信息與自身掌握的信息進行交叉驗證，當有不同之處時，即發(fā)送信號對無人機進行提醒。本發(fā)明中監(jiān)測系統(tǒng)中的ADS-B模塊可以作為更加精密，因為設置在地面上，不必擔心體積重量帶來的問題，可以精確收到有人機的信息，從而為無人機提供幫助，當發(fā)現(xiàn)無人機中ADS-B模塊搜索信息出現(xiàn)錯誤后，即可做出提醒，增加了安全系數(shù)。
[0011]進一步，上述步驟D中，無人機在飛行過程中，會持續(xù)將搜索的有人機飛行信息以及無人機當前信息發(fā)送到控制中心，控制中心可以時刻監(jiān)控無人機飛行狀況，確保每一架入中心網(wǎng)絡的無人機都是可控和安全性高的。
[0012]進一步，上述的無人機的ADS-B模塊所搜索的有人機飛行信息包括有人機的飛行的經(jīng)緯度、高度、速度和飛行方向；無人機當前信息是指無人機所處的經(jīng)緯度、高度、速度和飛行方向。
[0013]進一步，上述的監(jiān)測系統(tǒng)能夠規(guī)劃無人機的規(guī)避區(qū)域，并發(fā)送規(guī)避命令到無人機，指揮無人機提前規(guī)避危險區(qū)域，因為無人機是在進入危險區(qū)域才進行避規(guī)，但是飛行速度很快，很多時候無法快速計算出新航線，或者無人機本身出現(xiàn)故障，比如發(fā)動機故障、舵面故障等情況時，可能出現(xiàn)局部不可控制，當處于這種情況下，我們采用飛行中止來避免危險，目前的無人機飛行中止方法一般采用緊急開傘，這樣影響了所出任務的延時完成，而采用監(jiān)測系統(tǒng)提前進行規(guī)劃，可以減少中止飛行的狀況發(fā)生。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
(1)無人機機體內集成了ADS-B模塊，能夠探索有人機的飛行信息，分析處理后，做出相應的措施，即能夠避免對有人機產(chǎn)生危害，保證了有人機的安全；
(2)地面設置覆蓋無人機所有飛行區(qū)域的地面系統(tǒng)，也能探索有人機的飛行信息，與無人機搜索的有人機信息進行交叉驗證，提高了安全系數(shù)。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
【實施例】
無人機飛行防撞方法，包括以下步驟:
A、在無人機內的飛行控制計算機中集成3G通訊模塊和ADS-B模塊，其中，3G通訊模塊用于與遠端的控制中心進行通訊，無人機的ADS-B模塊能夠接收以無人機為中心的方圓80-120英里的區(qū)域內所有有人機的飛行信息；
B、無人機開機通電后， 無人機的ADS-B模塊即搜索有人機飛行信息，發(fā)送到飛行控制計算機，無人機向控制中心申請起飛時，會通過3G通訊模塊將無人機當前信息和有人機飛行信息一起發(fā)送到控制中心；
C、控制中心通過收到的信息進行分析處理，做出無人機起飛時間以及規(guī)劃出無人機的航線，然后發(fā)送到無人機；
D、無人機接收控制中心的命令后，即準備起飛，無人機起飛后，在飛行過程中，無人機的ADS-B模塊會持續(xù)搜索有人機飛行信息，飛行控制計算機根據(jù)該信息，判斷無人機是否處于危險區(qū)域，若無人機處于危險區(qū)域，飛行控制計算機會自動規(guī)劃新航線，控制無人機脫離危險區(qū)域，當無人機無法脫離危險區(qū)域時，飛行控制計算機會控制無人機中止飛行。無人機也有可能無法脫離危險區(qū)域，如無法快速計算出新航線，或者無人機本身出現(xiàn)故障，比如發(fā)動機故障、舵面故障等情況時，可能出現(xiàn)局部不可控制，當處于這種情況下，我們采用飛行中止來避免危險。
[0016]本發(fā)明中，無人機機體內集成了 ADS-B模塊，能夠探索有人機的飛行信息，分析處理后，做出相應的措施，即能夠避免對有人機產(chǎn)生危害，保證了有人機的安全。
[0017]本發(fā)明中無人機內的ADS-B模塊只需要有接收有人機飛行信息的功能即可，ADS-B模塊內沒有發(fā)射系統(tǒng)，因為如果有發(fā)射系統(tǒng)就會非常龐大，一般的無人機載不動，太重，并且需要得到FAA認證，非常麻煩。所以該ADS-B模塊可以做的非常小，成本也相應的降低，這樣可以使用于無人機中。
[0018]進一步，上述步驟D中，無人機飛行中，會持續(xù)將搜索的有人機飛行信息以及無人機當前信息發(fā)向地面系統(tǒng)，地面系統(tǒng)由多個設置在底面的監(jiān)測系統(tǒng)組成，監(jiān)測系統(tǒng)內設置一個ADS-B模塊，監(jiān)測系統(tǒng)內的ADS-B模塊也用于接收以該監(jiān)測系統(tǒng)為中心的方圓80-120英里的區(qū)域內所有有人機的飛行信息，即每個監(jiān)測系統(tǒng)能夠覆蓋方圓80-120英里的區(qū)域，整個地面系統(tǒng)能夠覆蓋無人機的所有飛行區(qū)域，地面系統(tǒng)中與無人機所處區(qū)域對應的監(jiān)測系統(tǒng)接收到無人機發(fā)送的信息，監(jiān)測系統(tǒng)將該信息與自身掌握的信息進行交叉驗證，當有不同之處時，即發(fā)送信號對無人機進行提醒。本發(fā)明中監(jiān)測系統(tǒng)中的ADS-B模塊可以作為更加精密，因為設置在地面上，不必擔心體積重量帶來的問題，可以精確收到有人機的信息，從而為無人機提供幫助，當發(fā)現(xiàn)無人機中ADS-B模塊搜索信息出現(xiàn)錯誤后，即可做出提醒，增加了安全系數(shù)。
[0019]進一步，上述步驟D中，無人機在飛行過程中，會持續(xù)將搜索的有人機飛行信息以及無人機當前信息發(fā)送到控制中心，控制中心可以時刻監(jiān)控無人機飛行狀況，確保每一架入中心網(wǎng)絡的無人機都是可控和安全性高的。
[0020]進一步，上述的無人機的ADS-B模塊所搜索的有人機飛行信息包括有人機的飛行的經(jīng)緯度和高度；無人機當前信息是指無人機所處的經(jīng)緯度和高度。
[0021]進一步，上述的監(jiān)測系統(tǒng)能夠規(guī)劃無人機的規(guī)避區(qū)域，并發(fā)送規(guī)避命令到無人機，指揮無人機提前規(guī)避危險區(qū)域，因為無人機是在進入危險區(qū)域才進行避規(guī)，但是飛行速度很快，很多時候無法快速計算出新航線，而進行中止飛行，這樣影響了所出任務的延時完成，而采用監(jiān)測系統(tǒng)提前進行規(guī)劃，可以減少中止飛行的狀況發(fā)生。
【權利要求】
1.無人機飛行防撞方法，其特征在于:包括以下步驟: A、在無人機內的飛行控制計算機中集成3G通訊模塊和ADS-B模塊，其中，3G通訊模塊用于與遠端的控制中心進行通訊，無人機的ADS-B模塊能夠接收以無人機為中心的方圓80-120英里的區(qū)域內所有有人機的飛行信息； B、無人機開機通電后，無人機的ADS-B模塊即搜索有人機飛行信息，發(fā)送到飛行控制計算機，無人機向控制中心申請起飛時，會將無人機當前信息和有人機飛行信息一起發(fā)送到控制中心； C、控制中心通過收到的信息進行分析處理，做出無人機起飛時間以及規(guī)劃出無人機的航線，然后發(fā)送到無人機； D、無人機起飛后，在飛行過程中，無人機的ADS-B模塊會持續(xù)搜索有人機飛行信息，飛行控制計算機根據(jù)該信息，判斷無人機是否處于危險區(qū)域，若無人機處于危險區(qū)域，飛行控制計算機會自動規(guī)劃新航線，控制無人機脫離危險區(qū)域，當無人機無法脫離危險區(qū)域時，飛行控制計算機會控制無人機中止飛行。
2.根據(jù)權利要求1所述的無人機飛行防撞方法，其特征在于，步驟D中，無人機飛行中，會持續(xù)將搜索的有人機飛行信息以及無人機當前信息發(fā)向地面系統(tǒng)，地面系統(tǒng)由多個設置在地面的監(jiān)測系統(tǒng)組成，監(jiān)測系統(tǒng)內設置一個ADS-B模塊，監(jiān)測系統(tǒng)內的ADS-B模塊也用于接收以該監(jiān)測系統(tǒng)為中心的方圓80-120英里的區(qū)域內所有有人機的飛行信息，即每個監(jiān)測系統(tǒng)能夠覆蓋方圓80-120英里的區(qū)域，整個地面系統(tǒng)能夠覆蓋無人機的所有飛行區(qū)域，地面系統(tǒng)中與無人機所處區(qū)域對應的監(jiān)測系統(tǒng)接收到無人機發(fā)送的信息，監(jiān)測系統(tǒng)將該信息與自身掌握的信息進行交叉驗證，當有不同之處時，即發(fā)送信號對無人機進行提醒。
3.根據(jù)權利要求1所述的無人機飛行防撞方法，其特征在于，步驟D中，無人機在飛行過程中，會持續(xù)將搜索的有人機飛行信息以及無人機當前信息發(fā)送到控制中心，控制中心可以時刻監(jiān)控無人機飛行狀況。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的無人機飛行防撞方法，其特征在于，所述的無人機的ADS-B模塊所搜索的有人機飛行信息包括有人機的飛行的經(jīng)緯度、高度、速度和飛行方向；無人機當前信息是指無人機所處的經(jīng)緯度、高度、速度和飛行方向。
5.根據(jù)權利要求2所述的無人機飛行防撞方法，其特征在于，所述的監(jiān)測系統(tǒng)能夠規(guī)劃無人機的規(guī)避區(qū)域，并發(fā)送規(guī)避命令到無人機，指揮無人機提前規(guī)避危險區(qū)域。
【文檔編號】G05D1/10GK103592948SQ201310639149
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王陳, 王效波, 任斌, 付江 申請人:成都縱橫自動化技術有限公司, 武漢智能鳥無人機有限公司