一種基於雲平臺的無人機監管方法及系統與流程

2023-05-04 09:14:45 3

本發明涉及無人機網絡通信、計算機應用技術及雲計算技術領域，尤其涉及一種基於雲平臺的無人機監管方法及系統。

背景技術：

作為我國新興行業，目前仍缺乏對無人機的飛行資質、飛行記錄的有效監管。目前部分無人機廠商已提出相關產品概念，其在無人機控制器內部利用3G或4G等無線網絡與私有伺服器通信，並將無人機的飛行軌跡傳輸至其私有伺服器，並利用後臺對獲取的無人機數據進行監控及管理。現有技術存在以下缺點：

1.目前相關技術僅處於概念階段，並未真正推向市場進行實用；

2.目前現有技術僅適用於特定機型，並不具有普適性；

3.目前現有技術僅面向特定廠商私有使用，其通訊協議、數據結構均不能通用，並不具有普適性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於，針對上述現有技術中監管方法不成熟、適用性受限及其通訊協議、數據結構不通用的問題，提供一種基於雲平臺的無人機監管方法及系統。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

構造一種基於雲平臺的無人機監管方法，包括：

藉由無人機監管模塊向雲平臺發送身份識別信息以請求認證，所述雲平臺對所述身份識別信息進行認證並向所述無人機監管模塊返回操作權限及會話號；

於所述無人機飛行控制系統中，將無人機飛行產生的飛行數據發送至所述無人機監管模塊；

於所述無人機監管模塊中，將所述飛行數據與所述會話號結合存儲至積壓數據中，將所述積壓數據發送至所述雲平臺；

客戶端通過網絡訪問所述雲平臺以獲取所述積壓數據，從而獲取與所述會話號結合的飛行數據。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述藉由無人機監管模塊向雲平臺發送身份識別信息以請求認證，所述雲平臺對所述身份識別信息進行認證並向所述無人機監管模塊返回操作權限及會話號，包括：

所述無人機飛行控制系統藉由所述無人機監管模塊將自身唯一識別碼傳輸至所述雲平臺；

所述雲平臺依據所述唯一識別碼查詢無人機駕駛員的備案信息並進行認證，若認證失敗，則將認證失敗的結果返回所述無人機監管模塊，若認證成功，則生成會話號，將認證成功的結果及所述會話號返回至所述無人機監管模塊；

所述無人機監管模塊將所述認證失敗的結果或所述認證成功的結果及所述會話號轉發至所述無人機飛行控制系統；

若所述無人機飛行控制系統收到所述認證失敗的結果，則不授予所述無人機駕駛員操作權限；若所述無人機飛行控制系統收到所述認證成功的結果及所述會話號，則授予所述無人機駕駛員操作權限；

所述無人機飛行控制系統將授予或不授予所述無人機駕駛員操作權限的授權結果通過射頻通信發送至無人機地面站並顯示。

在本發明所述的無人機監管方法中，還包括：

所述無人機飛行控制系統檢測是否與所述無人機監管模塊通過電氣接口連接，若是，則允許控制所述無人機飛行，若否，則不允許控制所述無人機飛行；或者

所述無人機飛行控制系統檢測是否與所述無人機監管模塊實現軟體及硬體兼容，若是，則允許控制所述無人機飛行，若否，則不允許控制所述無人機飛行。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述於所述無人機監管模塊中，將所述飛行數據與所述會話號結合存儲至積壓數據中，將所述積壓數據發送至所述雲平臺，包括：

所述無人機監管模塊將所述飛行數據與所述會話號綁定；

以鍊表的形式將與所述會話號綁定的飛行數據存儲至所述無人機監管模塊的內部存儲介質以作為所述積壓數據；

檢測所述無人機監管模塊是否存在所述擠壓數據，若是，則將所述積壓數據發送至所述雲平臺，所述雲平臺生成返回值返回至所述無人機監管模塊以重新檢測所述無人機監管模塊是否存在所述擠壓數據，若否，則向所述雲平臺發送一命令字以取消所述雲平臺的認證並關閉會話。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述鍊表包括若干個節點，每個所述節點包括所述會話號、所述飛行數據及次節點指針，所述鍊表末端的節點的次節點指針為空。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述於所述無人機監管模塊中，將所述飛行數據與所述會話號結合存儲至積壓數據中，將所述積壓數據發送至所述雲平臺，還包括：

若所述擠壓數據發送未完成時所述無人機監管模塊掉電，則在所述無人機監管模塊再次上電且獲取所述雲平臺的認證後，再次發送未完成的積壓數據。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述於所述無人機監管模塊中，將所述飛行數據與所述會話號結合存儲至積壓數據中，將所述積壓數據發送至所述雲平臺，還包括：

清除會話已關閉的積壓數據；其中，所述無人機監管模塊的內部總存儲空間為mtotal，所述無人機監管模塊的已使用存儲空間為mused，所述無人機監管模塊的每架次平均使用存儲空間為maverage，若：

mtotal-mused≤k1maverage

則清除若干個會話號發生時間距離當前時間最遠且會話已關閉的積壓數據，從而使得：

mtotal-mused≤k2maverage

所述k1、k2為預設的常數。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述客戶端通過網絡訪問所述雲平臺以獲取所述積壓數據，從而獲取與所述會話號結合的飛行數據，包括：

於所述客戶端中輸入帳號及密碼以訪問所述雲平臺，所述雲平臺依據所述帳號的權限返回對應會話號的飛行數據至所述客戶端；

於所述客戶端中顯示所述飛行數據。

在本發明所述的無人機監管方法中，所述於所述客戶端中顯示所述飛行數據，包括：

通過所述客戶端從所返回的會話號中選擇其中的一個或多個；

若所選擇的會話號已關閉，則所述客戶端顯示所選擇的會話號的飛行數據並繪製其相應航跡；

若所選擇的會話號未關閉，則所述雲平臺向所述客戶端實時下發所選擇的會話號已有的飛行數據，所述客戶端實時更新所接收到的飛行數據並實時繪製其相應航跡。

另一方面，一種基於雲平臺的無人機監管系統，包括如上所述的無人機監管方法的無人機監管模塊、雲平臺、無人機飛行控制系統及客戶端；所述無人機監管模塊通過移動數據網絡與所述雲平臺連接，所述無人機監管模塊通過電氣接口與所述無人機飛行控制系統連接，所述客戶端通過網際網路與所述雲平臺連接。

上述公開的一種基於雲平臺的無人機監管方法及系統具有以下有益效果：通過比對在公有雲平臺內備案的註冊無人機駕駛員信息以及由無人機駕駛員提交的信息，能夠實現禁止不具有無人機駕駛資質的人員操作無人機；能夠對無人機的運行情況、飛行軌跡、飛行航時進行記錄並上傳；用戶能夠登錄共有雲平臺，利用網頁或者移動APP的形式管理及查看無人機的運行情況、飛行軌跡、飛行航時等數據。

附圖說明

圖1為本發明一實施例提供的一種基於雲平臺的無人機監管方法的流程圖；

圖2為本發明一實施例提供的無人機監管模塊、雲平臺、無人機飛行控制系統及無人機地面站之間信息交互的時序圖；

圖3為本發明一實施例提供的鍊表的存儲結構示意圖；

圖4為本發明一實施例提供的客戶端及雲平臺之間信息交互的時序圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明提供了一種基於雲平臺的無人機監管方法及系統，其目的在於，利用移動通信(如3G、4G)技術進行無人機駕駛員認證以及對飛行狀態及飛行數據進行監測及管理，實現對各類無人機(包括但不限於消費級無人機、農用無人機、軍警無人機等)的使用監管以及駕駛員資質認證。能夠在無人機起飛前對無人機駕駛員(又稱「飛手」)進行認證，通過比對在公有雲平臺內備案的註冊無人機駕駛員信息以及由無人機駕駛員提交的信息，能夠實現禁止不具有無人機駕駛資質的人員操作無人機；能夠對無人機的運行情況、飛行軌跡、飛行航時進行記錄並上傳；用戶能夠登錄共有雲平臺，利用網頁或者移動APP(Application)的形式管理及查看無人機的運行情況、飛行軌跡、飛行航時等數據。

參見圖1，圖1為本發明一實施例提供的一種基於雲平臺的無人機監管方法的流程圖，該無人機監管方法包括步驟S1-S4：

S1、藉由無人機監管模塊向雲平臺發送身份識別信息以請求認證，所述雲平臺對所述身份識別信息進行認證並向所述無人機監管模塊返回操作權限及會話號；所述步驟S1包括子步驟S11-S15：

S11、所述無人機飛行控制系統藉由所述無人機監管模塊將自身唯一識別碼傳輸至所述雲平臺；參見圖2，圖2為本發明一實施例提供的無人機監管模塊、雲平臺、無人機飛行控制系統及無人機地面站之間信息交互的時序圖。圖中，無人機飛行控制系統上電之後，對模塊ID(即唯一標識碼)進行加密，通過UART口傳輸至無人機監管模塊，並通過4G移動通信傳輸至雲平臺。

S12、所述雲平臺依據所述唯一識別碼查詢無人機駕駛員的備案信息並進行認證，若認證失敗，則將認證失敗的結果返回所述無人機監管模塊，若認證成功，則生成會話號，將認證成功的結果及所述會話號返回至所述無人機監管模塊；

S13、所述無人機監管模塊將所述認證失敗的結果或所述認證成功的結果及所述會話號轉發至所述無人機飛行控制系統；

S14、若所述無人機飛行控制系統收到所述認證失敗的結果，則不授予所述無人機駕駛員操作權限；若所述無人機飛行控制系統收到所述認證成功的結果及所述會話號，則授予所述無人機駕駛員操作權限。針對步驟S12-S14，參見圖2，雲平臺進行用戶校驗(即認證)，當校驗正確時，生成會話號並通過4G網絡發送至無人機監管模塊，無人機監管模塊通過UART口(通用異步收發傳輸器，UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)將傳輸結果發送至無人機飛行控制系統，無人機飛行控制系統授予用戶操作權限；當校驗失敗時，雲平臺直接通過4G網絡將傳輸結果發送至無人機監管模塊，無人機監管模塊通過UART口將傳輸結果發送至無人機飛行控制系統，無人機飛行控制系統拒絕用戶操作，即不授予用戶操作權限。

S15、所述無人機飛行控制系統將授予或不授予所述無人機駕駛員操作權限的授權結果通過射頻通信發送至無人機地面站並顯示。

步驟S1中，無人機飛行控制系統將其唯一識別碼傳輸至共有雲平臺上，並利用其查詢無人機駕駛員在公有雲平臺上備案的信息(包括但不限於駕駛員的AOPA證件號、身份證號等)。利用該無人機監管模塊獲得的由公有雲平臺返回的認證結果判斷該操作人員是否具有操作權限。對於通過認證的人員信息則由該模塊授予無人機飛行控制系統飛行權限，飛行權限自認證通過後開始，並於模塊掉電後或飛手退出登錄後結束。AOPA即中國航空器擁有者及駕駛員協會。

S2、於所述無人機飛行控制系統中，將無人機飛行產生的飛行數據發送至所述無人機監管模塊；在模塊通過認證的同時，由公有雲平臺獲得一會話序列號(即會話號)用於標識當前會話所產生的數據。無人機飛行控制系統在獲得認證後以時間間隔Δt生成無人機飛行數據(包括但不限於經緯度、速度、航向、高度等)。圖2中，無人機飛行控制系統將無人機飛行產生的飛行數據通過UART口發送至所述無人機監管模塊。

S3、於所述無人機監管模塊中，將所述飛行數據與所述會話號結合存儲至積壓數據中，將所述積壓數據發送至所述雲平臺；所述步驟S3包括子步驟S31-S33：

S31、所述無人機監管模塊將所述飛行數據與所述會話號綁定；將飛行數據與當前會話序列號綁定後寫入其內部存儲介質(包括但不限於ROM、SD卡等)中。參見圖2，無人機飛行控制系統產生飛行數據，通過UART口與會話號結合生成積壓數據，存入積壓數據鍊表，並存入內部存儲空間中。

S32、以鍊表的形式將與所述會話號綁定的飛行數據存儲至所述無人機監管模塊的內部存儲介質以作為所述積壓數據；所述鍊表包括若干個節點，每個所述節點包括所述會話號、所述飛行數據及次節點指針，所述鍊表末端的節點的次節點指針為空。綁定有會話序列號的飛行數據以鍊表的形式進行存儲。當新一幀飛行數據生成時將其作為一新節點並插入鍊表；當鍊表頭部一幀數據發送掉後則將其下一幀數據作為鍊表頭部，其存儲示意圖如圖3所示，圖3為本發明一實施例提供的鍊表的存儲結構示意圖。

S33、檢測所述無人機監管模塊是否存在所述擠壓數據，若是，則將所述積壓數據發送至所述雲平臺，所述雲平臺生成返回值返回至所述無人機監管模塊以重新檢測所述無人機監管模塊是否存在所述擠壓數據，若否，則向所述雲平臺發送一命令字以取消所述雲平臺的認證並關閉會話。參見圖2，將積壓數據通過4G通信發送至雲平臺並存儲後，生成返回值並再次檢測所述無人機監管模塊是否存在所述擠壓數據。

優選的，步驟S3還包括子步驟S34：

S34、若所述擠壓數據發送未完成時所述無人機監管模塊掉電，則在所述無人機監管模塊再次上電且獲取所述雲平臺的認證後，再次發送未完成的積壓數據。該模塊定時檢查其內部存儲當監管模塊取消授權後且所有積存的飛行數據發送完畢後，向雲平臺發送一命令字表示該會話關閉。若在積存的飛行數據未發送完成的情況下掉電，則在該模塊下一次上電且取得認證後介質並將積存的飛行數據上傳至公有雲平臺並繼續對其進行發送。

優選的，步驟S3還包括子步驟S35：

S35、清除會話已關閉的積壓數據；其中，所述無人機監管模塊的內部總存儲空間為mtotal，所述無人機監管模塊的已使用存儲空間為mused，所述無人機監管模塊的每架次平均使用存儲空間為maverage，若：

mtotal-mused≤k1maverage

則清除若干個會話號發生時間距離當前時間最遠且會話已關閉的積壓數據，從而使得：

mtotal-mused≤k2maverage

所述k1、k2為預設的常數。

由於無人機監管模塊內部的存儲空間有限，因此在特定情況下需要對會話號已關閉的飛行數據進行清理。以上方法通過無人機監管模塊內部程序設置。若清理失敗，則拒絕無人機進行飛行。

S4、客戶端通過網絡訪問所述雲平臺以獲取所述積壓數據，從而獲取與所述會話號結合的飛行數據。用戶可以利用網頁或者行動裝置APP的形式接入雲平臺，並對其進行飛行數據的請求及繪製。其具體業務流程圖如圖4所示，圖4為本發明一實施例提供的客戶端及雲平臺之間信息交互的時序圖。所述步驟S4包括子步驟S41-S42：

S41、於所述客戶端中輸入帳號及密碼以訪問所述雲平臺，所述雲平臺依據所述帳號的權限返回對應會話號的飛行數據至所述客戶端；用戶在客戶端利用帳號密碼進行登陸，公有雲平臺在判斷用戶帳號密碼正確且具有數據查看權限後，將該用戶允許查看的所有會話號發送至客戶端。參見圖4，用戶通過在網頁或APP中輸入帳號密碼，雲平臺判斷該帳號及密碼是否匹配，若否，則拒絕用戶登錄，若是，則繼續判斷用戶是否有查看會話的權限，若否，則拒絕用戶查看，若是，則進行下一步驟。

S42、於所述客戶端中顯示所述飛行數據，用戶在客戶端選擇會話號後，若該會話已關閉，則顯示該會話下所有的飛行數據並繪製其相應航跡；若該繪畫未關閉，則顯示該會話下所有已有的飛行數據並繪製其相應航跡。與此同時，每當監管模塊向公共雲平臺發送該會話號下的數據時，公共雲平臺則將該數據發送至用戶登陸的客戶端。客戶端對數據進行刷新並顯示。所述步驟S42包括子步驟S421-S423：

S421、通過所述客戶端從所返回的會話號中選擇其中的一個或多個；如圖4，用戶選擇會話號，則在雲平臺中獲得該會話的全部現有數據，並在客戶端中顯示這些數據。雲平臺中判斷該會話號是否已關閉，若是，執行步驟S422，若否，執行步驟S423。

S422、若所選擇的會話號已關閉，則所述客戶端顯示所選擇的會話號的飛行數據並繪製其相應航跡；並於客戶端中顯示該會話已關閉。

S423、若所選擇的會話號未關閉，則所述雲平臺向所述客戶端實時下發所選擇的會話號已有的飛行數據，所述客戶端實時更新所接收到的飛行數據並實時繪製其相應航跡。圖4中，於雲平臺中再次判斷是否收到該會話的關閉字，若是，則在客戶端中顯示會話已關閉，若否，則繼續接收模塊新的飛行數據，將新的飛行數據實時下發至客戶端並顯示，並在雲平臺中存儲飛行數據，直至收到會話的關閉字為止。

優選的，該無人機監管方法還包括步驟S5：

S5、所述無人機飛行控制系統檢測是否與所述無人機監管模塊通過電氣接口連接，若是，則允許控制所述無人機飛行，若否，則不允許控制所述無人機飛行；或者，所述無人機飛行控制系統檢測是否與所述無人機監管模塊實現軟體及硬體兼容，若是，則允許控制所述無人機飛行，若否，則不允許控制所述無人機飛行。即若無人機飛行控制系統未提供與該無人機監管模塊相連接的電氣接口(如UART口)或與之不能實現任何形式的硬體及軟體兼容，則不允許該無人機飛行控制系統控制無人機進行飛行。

另一方面，一種基於雲平臺的無人機監管系統，包括如上所述的無人機監管方法的無人機監管模塊、雲平臺、無人機飛行控制系統及客戶端；所述無人機監管模塊通過移動數據網絡與所述雲平臺連接，所述無人機監管模塊通過電氣接口與所述無人機飛行控制系統連接，所述客戶端通過網際網路與所述雲平臺連接。其中，無人機監管模塊及無人機飛行控制系統設置在無人機內。

優選的，該無人機監管系統還包括無人機地面站，無人機地面站通過射頻通信與無人機飛行控制系統連接。

本文提供了實施例的各種操作。在一個實施例中，所述的一個或操作可以構成一個或計算機可讀介質上存儲的計算機可讀指令，其在被電子設備執行時將使得計算設備執行所述操作。描述一些或所有操作的順序不應當被解釋為暗示這些操作必需是順序相關的。本領域技術人員將理解具有本說明書的益處的可替代的排序。而且，應當理解，不是所有操作必需在本文所提供的每個實施例中存在。

而且，本文所使用的詞語「優選的」意指用作實例、示例或例證。奉文描述為「優選的」任意方面或設計不必被解釋為比其他方面或設計更有利。相反，詞語「優選的」的使用旨在以具體方式提出概念。如本申請中所使用的術語「或」旨在意指包含的「或」而非排除的「或」。即，除非另外指定或從上下文中清楚，「X使用A或B」意指自然包括排列的任意一個。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，則「X使用A或B」在前述任一示例中得到滿足。

而且，儘管已經相對於一個或實現方式示出並描述了本公開，但是本領域技術人員基於對本說明書和附圖的閱讀和理解將會想到等價變型和修改。本公開包括所有這樣的修改和變型，並且僅由所附權利要求的範圍限制。特別地關於由上述組件(例如元件等)執行的各種功能，用於描述這樣的組件的術語旨在對應於執行所述組件的指定功能(例如其在功能上是等價的)的任意組件(除非另外指示)，即使在結構上與執行本文所示的本公開的示範性實現方式中的功能的公開結構不等同。此外，儘管本公開的特定特徵已經相對於若干實現方式中的僅一個被公開，但是這種特徵可以與如可以對給定或特定應用而言是期望和有利的其他實現方式的一個或其他特徵組合。而且，就術語「包括」、「具有」、「含有」或其變形被用在具體實施方式或權利要求中而言，這樣的術語旨在以與術語「包含」相似的方式包括。

本發明實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以多個或多個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟體功能模塊的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。上述的各裝置或系統，可以執行相應方法實施例中的存儲方法。

綜上所述，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例並非用以限制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以權利要求界定的範圍為準。