CN107993308A - 一种独立式无人机飞行安全监测与信息管理系统 - Google Patents

Abstract

一种独立式无人机飞行安全监测与信息管理系统，其特征在于：系统主要由无人机状态监测单元、无人机状态显示单元、无人机状态存储分析单元组成。其中，无人机状态监测单元采用独立的内置可充电电池，利用内置的完整传感器组监测无人机飞行状态，将无人机飞行状态回传至无人机状态存储分析单元。无人机状态显示单元可在登录后查询对应账号的无人机状态信息，接收无人机状态存储分析单元推送的维护和报警信息并可触发无人机状态监测单元的报警信息在无人机丢失时帮助寻找无人机。无人机状态存储分析单元接收、存储无人机状态监测单元传回的无人机状态信息，并通过内置的无人机飞行信息资料以及机器学习、人工智能算法分析统计无人机飞行时长、发动机开车时间、飞行热点以及是否违规飞行等飞行信息，向无人机状态显示单元推送飞行区域选择、无人机维护以及无人机飞行违规报警信息。

Description

一种独立式无人机飞行安全监测与信息管理系统

所属技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及无人机飞行安全监测，飞行信息记录、后续分析利用及管理。

背景技术

独立式飞行安全监测与信息管理系统是无人机技术应用的重要补充，利用第三方数据可以有效监控及记录无人机飞行行为；通过分析无人机的总飞行时长、发动机启动时长、大机动次数等数据，可以辅助判断无人机的飞行工况，为关键零部件修理和调换周期安排提供依据；通过飞行动作捕捉，结合无人机禁飞区域、飞行热区数据进行判断，可辅助规避飞行风险；无人机因飞行故障而导致丢失，也可根据GPS信息、蜂鸣器提示等手段快速找回丢失无人机。

目前，绝大多数航模飞机及部分消费级无人机不具备状态监测系统，只能依靠飞手经验判断无人机飞行状态好坏。配备地面站的无人机只能够通过地面站实时监测无人机状态，但是对无人机进行飞行状态统计分析则需要利用专业软件对飞行状态进行分析，操作复杂，可用性不高。并且无人机状态监测由无人机电源进行统一供电，在无人机发生故障系统断电时，无法继续监控飞机状态。

本发明，针对如上问题，开发了一种独立式无人机飞行安全监测与信息管理系统。该系统在不改变原机系统构成、不破坏原机结构、不依赖原机电源及数据支持的前提下，实现对无人机飞行数据的监测、上传、记录和分析，以为用户提供飞行品质分析、飞行行为管控、维护信息提醒等技术支持。

发明内容

本发明提出一种独立的无人机飞行安全监测与信息管理系统。该系统主要由无人机状态监测单元，无人机状态存储分析单元，无人机状态显示单元构成，如图1所示。其中，无人机状态监测单元为具有完整封装和三防(防尘防水防跌落)能力的超轻机载硬件单元，具备数据采集、本地存储及上传功能；无人机状态存储分析单元为接收无人机监测单元反馈的数据，并进行存储、分析与转发的云端服务器；无人机状态显示单元为安装有无人机状态显示软件的电脑、智能手机等终端，能与无人机状态存储分析单元进行交互，查询无人机状态。

无人机状态监测单元内置独立可充电电源，包含姿态传感器、加速度传感器、北斗/GPS双模定位模块传感器组，安装有Flash芯片并可选装TF存储卡已进行本地数据存储，通过2G/3G/4G通信模块与无人机状态存储分析单元进行数据交互，并设有蜂鸣器模块可在特殊情况下辅助找寻飞机，其组成如图2所示。该单元采用密闭封装和减振结构设计，具备三防(防尘、防水、防跌落)能力，可通过简易魔术贴无损固定在无人机上。无人机状态监测单元通过传感器监测飞行器飞行姿态、速度、高度、位置等信息无人机状态监测装置将状态信息依照协议加密发送至服务器，供服务器进行记录分析。无人机状态监测装置采用独立电源，体积小重量轻，安装便利，因此可在任何无人机上独立使用。在飞机发生故障坠机时也不会因为无人机电池摔落而与服务器失去联系，可在飞机发生故障坠毁时作为找回装置，且由于添加了三防功能，能够在飞控系统损毁的情况下，记录下飞行数据，并保持系统完整。

无人机状态显示单元为无人机飞行信息查询显示单元，用户登录后查询、显示无人机状态信息。显示系统采用客户端或网页形式，登录账号后进行对应无人机的各项状态数据的查询显示。显示系统可通过访问服务器查看单次飞行的飞行时间、飞行速度等信息，并可在显示系统地图界面查看飞机飞行轨迹，判断飞行品质好坏。同时显示系统还可接收无人机状态监测系统基于飞行时间和无人机电机或发动机工作时间推送的无人机保养类信息。在无人机失踪情况下，可通过无人机状态显示单元开启无人机无人机状态监测单元的蜂鸣功能，帮助找寻。

无人机状态监测系统信息存储分析单元接收、存储及分析无人机状态监测信息，并响应无人机状态显示单元的查询/控制命令。A、该单元接收无人机状态监测单元通过2G/3G/4G信号发送的消息帧信息后，根据通讯协议将消息帧解码存储至数据库，并与对应的无人机ID绑定。B、该单元利用机器学习、人工智能算法对无人机状态数据进行分析计算，将连续数据划分成有序的飞行起落数据和地面停留数据，得到每一起落的飞行时间、飞行里程、飞行轨迹、发动机工作时间等信息，并使用数据库对各架无人机的当前飞行数据和历史飞行数据进行存储和统计分析，通过将无人机总飞行时间、发动机总开车时间等信息与数据库内对应无人机型号保养信息进行比对分析，向用户推送无人机的各类保养信息。C、该单元存储有无人机禁飞区域数据，通过对无人机状态监测单元传回的位置信息进行分析，判断无人机是否已经处在禁飞区域飞行，若判断出无人机在禁飞区域飞行则向无人机状态显示单元推送报警信息。同时，该单元还可根据无人机状态监测单元传回的位置、航向、速度信息判断无人机是否有靠近禁飞区域的趋势并进行报警。D、该单元统计当前所有无人机状态监测单元回传的位置信息绘制当前时段的飞行热点图，还可以根据该单元内存储的所有无人机历史飞行数据绘制历史飞行热点图，飞行热点图的可视化展示可以辅助用户判断飞行风险和寻找合适飞行区域。

本发明的有效收益：

本发明提出一种独立的针对无人机的飞行安全监测与信息管理系统，体积小、重量轻、安装便捷，在各类无人机上均可独立使用，解决无人机或航模的第三方状态监测问题。利用云端服务器程序进行的计算分析，使用户能够简单的获知飞行的飞行状态以及飞行品质等信息。同时通过智能算法判定飞行状态，自动记录总飞行时间、发动机开机时间或电机使用时间，提供使用保养建议。另外，该系统实时监测无人机位置信息，提供飞行空域警告，避免违规飞行。在飞行器丢失时该系统可提供GPS位置帮组进行查找，并提供蜂鸣提示辅助寻找。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是独立式无人机飞行安全监测与信息管理系统的系统组成示意图。

图2是无人机状态监测单元构成示意图。

具体实施方式

无人机状态监测单元内置可充电式独立电源，保证电量充足后将其通过简易魔术贴无损固定在无人机上。无人机状态监测单元通过内置的传感器监测无人机状态信息并通过无线网络回传到无人机状态监测系统信息存储分析单元。

用户通过无人机状态显示单元利用账号密码进行登录，登录账号后进行对应无人机的各项状态数据的查询显示。用户还可以通过无人机状态监测显示单元接收无人机状态监测系统信息存储分析单元推送的无人机保养以及报警信息。在无人机失踪需要进行无人机找寻时，用户通过无人机状态监测显示单元发送指令触发无人机监测单元的蜂鸣报警帮助找寻。

无人机信息存储分析单元接收无人机状态监测单元回传的状态信息，对状态信息进行存储供用户登录后进行查询。

无人机信息存储分析单元对无人机状态监测单元回传的状态信息利用机器学习、人工智能算法进行分析，统计无人机总飞行时间、无人机发动机总开车时间等信息，通过与存储的对应型号的无人机保养信息对比向无人机状态监测显示单元推送无人机保养信息供用户参考。

无人机信息存储分析单元实时监测无人机状态监测单元回传的位置、速度、航向等信息，若无人机正在禁飞区域违规飞行或无人机有飞向禁飞区域趋势则向无人机状态监测显示发送警报，进行告警。

无人机信息存储分析单元统计当前时段所有无人机状态监测单元回传的位置信息绘制当前时刻无人机热点图，通过统计存储的无人机位置历史数据绘制无人机历史热点图，在用户通过无人机状态显示单元进行查询时推送给用户进行可视化显示，为用户选择飞行区域提供参考。

Claims (4)

1.一种独立式无人机飞行安全监测与信息管理系统，其特征在于：系统主要由无人机状态监测单元，无人机状态存储分析单元，无人机状态显示单元组成。其中，无人机状态监测单元为具有完整封装和三防(防尘、防水、防跌落)能力的超轻机载硬件单元，具备数据采集、本地存储及上传功能；无人机状态存储分析单元为接收无人机监测单元反馈数据并进行存储、分析与转发的云端服务器；无人机状态显示单元为安装有无人机状态显示软件，能与无人机状态存储分析系统进行交互，查询无人机状态的电脑网页、智能手机等终端。

2.根据权利1所述无人机状态监测系统其特征在于：无人机状态监测单元采用内置可充电电池，不依赖所挂载的无人机提供电源支持；利用内置的完整传感器组监测无人机飞行状态，不依赖所挂载的无人机提供数据支持，也可用于监测原本无飞控系统或传感器系统的无人机及航模平台；内置sim卡，利用运营商网络将信息实时回传至无人机状态存储分析单位。无人机状态监测单元还可响应其他系统单元指令要求进行蜂鸣提示。

3.根据权利1所述无人机状态显示单元其特征在于：无人机状态显示单元通过账号、密码登陆服务器，查看无人机飞行信息，并接收无人机状态存储分析单元提供的异常警报。在无人机失踪情况下，可以发送找寻命令，促发无人机蜂鸣和灯光报警，帮助找寻。

4.根据权利1所述无人机状态监测系统其特征在于：无人机状态存储分析单元接收无人机状态监测单元传回的状态信息，并根据传输协议将传输信息解码存储至数据库，并利用人工智能算法对状态信息进行智能分析，实现以下功能：

4.1提供无人机关键飞行动作捕捉功能。无人机状态存储分析单元利用人工智能算法对无人机状态信息进行分析、判断，捕捉无人机起飞、降落、巡航、发动机开关车、大机动等动作状态，从而统计无人机总飞行时间，起落次数、发动机(电机)使用时间、高过载机动次数供给用户使用，并基于此数据向用户提供无人机维护保养建议。

4.2提供空域禁区飞行防范分析。无人机状态存储分析单元存储有无人机禁飞区域数据，基于无人机实时回传位置信息判断是否已经违规在禁飞区飞行，并进行报警；基于无人机实时回传位置、速度信息预测无人机靠近禁飞区的飞行趋势，并进行预警。

4.3提供飞行热区分析功能。无人机状态存储分析单元根据当前在线所有无人机回传位置信息，绘制当前时段的飞行热点图，根据所有无人机历史飞行数据，绘制无人机历史飞行热点图，飞行热区分析结果可辅助用户判断飞行风险或寻找飞行区域。