CN108520642A - 一种无人飞行器定位及身份识别的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人飞行器定位及身份识别的装置及方法。该装置包括：机载信息收集端、固定检测端和无线通信设备，机载信息收集端设置在无人飞行器上，固定检测端设置在地面上的检测车辆上，机载信息收集端包括十轴陀螺仪、测距发射设备、机载控制器，固定检测端包括GPS定位设备、两个测距接收结构、接收控制器，十轴陀螺仪与所述机载控制器连接，十轴陀螺仪用于检测无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度，并将角加速度、角速度、航向、高度发送至所述机载控制器，两个测距接收结构与所述接收控制器连接，两个测距接收结构用于将接收坐标发送至接收控制器。通过设置在无人飞行器上的记载信息收集端与固定检测端连接实现对飞行器违法飞行的监测。

Description

一种无人飞行器定位及身份识别的装置及方法

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，特别是涉及一种无人飞行器定位及身份识别的装置及方法。

背景技术

随着无人飞行器的普及，出现了很多“黑飞”的现象，给公共交通带来了很大的威胁，给人们的日常生活带来了很多不利的影响。

现有技术中有基于景象匹配的无人飞行器的定位方法，首先利用尺度不变特征变换方法，特征变换的算法提取无人飞行器和卫星图的特征点，然后再进行特征点匹配，其次，根据匹配成功的特征点位置在无人飞行器前下的视场模型中计算无人飞行器的飞行位置，并与飞行器预设的轨迹进行对比，判断飞行路径是否正确。

现有技术中的定位方法无法获得无人飞行器的具体地理位置，也无法获得无人飞行器的航向，飞行高度的信息，也就无法判断无人飞行器的飞行行为是否违法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够判断无人飞行器飞行行为是否违法的无人飞行器定位及身份识别的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无人飞行器定位及身份识别的装置，所述装置包括：机载信息收集端、固定检测端和无线通信设备，所述机载信息收集端设置在无人飞行器上，所述固定检测端设置在地面上的检测车辆上。

所述机载信息收集端包括十轴陀螺仪、测距发射设备、机载控制器。

所述固定检测端包括GPS定位设备、两个测距接收结构、接收控制器、计时器。

所述十轴陀螺仪与所述机载控制器连接，所述十轴陀螺仪用于检测所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度，并将所述角加速度、所述角速度、所述航向、所述高度发送至所述机载控制器。

所述机载控制器和所述接收控制器分别通过无线通讯设备进行无线连接，所述机载控制器将所述无人飞行器的自身识别码发送至所述接收控制器。

所述GPS定位设备与所述接收控制器连接，所述GPS定位设备将所述检测车辆的地理位置信息发送至所述接收控制器。

所述测距发射设备与所述两个测距接收结构无线连接，所述测距发射设备用于发射测距信号，并将所述测距信号发送至所述两个测距接收结构；所述两个测距接收结构分别设置在所述检测车辆的车头和车尾。

所述两个测距接收结构与所述接收控制器连接，所述两个测距接收结构接收到所述测距信号后，所述两个测距接收结构将所述测距信号发送至所述接收控制器，所述接收控制器收到所述测距信号后，所述接收控制器控制计时器停止计时，并根据测距信号传播速度及计时器的时间来计算所述测距发射设备与两个所述接收控制器之间距离。

可选的，所述无线通信设备具体包括机载无线通信设备和车载无线通信设备。

可选的，所述计时器还包括两个计时器；

所述两个计时器分别与所述接收控制器连接，所述两个计时器分别获取所述测距信号传输到所述两个测距接收结构的时间。

所述无线信号发射设备定时地向空中发射无线信号，所述无人飞行器通过接收所述无线信号与所述固定检测端建立连接。

可选的，所述十轴陀螺仪具体包括：三轴角加速度陀螺仪、三轴角速度陀螺仪、三轴地磁陀螺仪、高度计。

为了实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种无人飞行器定位及身份识别的方法，所述方法应用于上述一种无人飞行器定位及身份识别的装置，所述方法包括：

获取安装在无人飞行器上的机载信息收集端检测的所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度、身份识别码；

采集两个所述测距接收结构接收所述无人飞行器发射的无线信号的时间，获得接收时间，所述两个接收端设置在地面上；

根据所述接收时间分别计算所述无人飞行器与两个所述接收端的距离，获得第一距离和第二距离；

根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离，采用三角测量原理计算所述无人飞行器的绝对地理位置，获得飞行器的绝对地理位置；

根据所述飞行器的绝对地理位置确定飞行器的飞行区域，根据所述身份识别码确定国家规定的所述飞行器的飞行区域、飞行角加速度、飞行角速度、飞行航向；

判断所述飞行器的飞行区域是否在所述国家规定的所述飞行器的飞行区域内；

如果在，判断所述角加速度、所述角速度、所述航向是否符合所述飞行角加速度、所述飞行角速度、所述飞行航向，如果符合，确定所述飞行器不违法，如果不符合，确定所述飞行器违法；

如果不在，确定所述飞行器违法。

可选的，所述根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离采用三角测量原理计算所述无人飞行器的地理位置，获得飞行器地理位置具体包括：

以所述两个接收端的中点为坐标原点建立坐标系，获取所述坐标原点的地理坐标，获得接收坐标系和接收地理坐标；

将所述无人飞行器投影到地面获得投影点；

根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离采用三角测量原理计算所述投影点在所述接收坐标系中的坐标，获得接收投影点坐标；

根据所述接收地理坐标和所述接收投影点坐标计算所述无人飞行器的地理位置，获得飞行器地理位置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种无人飞行器定位及身份识别的装置及方法，通过设置在无人飞行器上的记载信息收集端与固定检测端连接，通过固定检测端检测无人飞行器的地理位置，通过十轴陀螺仪检测无人飞行器的角加速度、角速度、航向、飞行高度，根据获取的飞行器的飞行状态和国家规定的无人飞行器的飞行状态判断无人飞行器的飞行行为是否违法，从而实现了对飞行器违法飞行的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种无人飞行器定位及身份识别的装置的结构图；

图2为本发明提供的一种无人飞行器定位及身份识别的方法的流程图；

图3为本发明提供的三角测量原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够判断无人飞行器飞行行为是否违法的无人飞行器定位及身份识别的装置及方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为一种无人飞行器定位及身份识别的装置的结构图。

如图1所示，一种无人飞行器定位及身份识别的装置，所述装置包括：机载信息收集端、固定检测端、无线通信设备，所述机载信息收集端设置在无人飞行器上，所述固定检测端设置在地面上的检测车辆上，所述固定检测端设置在地面上的室外的固定支架上。

所述机载信息收集端1包括十轴陀螺仪11、测距发射设备14、机载控制器12。

所述固定检测端2包括GPS定位设备24、两个测距接收结构22、接收控制器23。

所述十轴陀螺仪11与所述机载控制器12连接，所述十轴陀螺仪11用于检测所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度，并将所述角加速度、所述角速度、所述航向、所述高度发送至所述机载控制器12。

所述机载控制器12和所述接收控制器23分别通过无线通讯设备进行无线连接，所述机载控制器12将所述无人飞行器的自身识别码发送至所述接收控制器23，所述机载控制器12将所述无人飞行器的自身识别码及航向、高度、角加速度、角速度发送至所述接收控制器23。

所述GPS定位设备24与所述接收控制器23连接，所述GPS定位设备24将所述检测车辆的地理位置信息发送至所述接收控制器23，当所述固定检测端设置在地面上的室外的固定支架上时，所述GPS定位设备24将所述固定支架的地理位置信息发送至所述接收控制器23。

所述测距发射设备14与所述两个测距接收结构22无线连接，所述测距发射设备14用于发射测距信号，并将所述测距信号发送至所述两个测距接收结构22；所述两个测距接收结构22分别设置在所述检测车辆的车头和车尾。

所述两个测距接收结构22与所述接收控制器23连接，所述两个测距接收结构22接收到所述测距信号后，所述两个测距接收结构22将所述测距信号发送至所述接收控制器23，所述接收控制器23收到所述测距信号后，所述接收控制器23控制计时器21停止计时，并根据测距信号传播速度及计时器21的时间来计算所述测距发射设备14与两个所述接收控制器23之间距离。

所述无线通信设备具体包括机载无线通信设备13和车载无线通信设备25。

所述计时器11还包括两个计时器；

所述两个计时器分别与所述接收控制器23连接，所述两个计时器分别获取所述测距信号传输到所述两个测距接收结构的时间；

所述无线信号发射设备定时地向空中发射无线信号，所述无人飞行器通过接收所述无线信号与所述固定检测端建立连接。

所述十轴陀螺仪11具体包括：三轴角加速度陀螺仪、三轴角速度陀螺仪、三轴地磁陀螺仪、高度计。

所述机载控制器12与所述十轴陀螺仪11连接，所述十轴陀螺仪11检测到的无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度，所述十轴陀螺仪11将所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度及本飞行器识别码发送至所述接收控制器23，两个测距接收结构22与所述接收控制器23连接，所述接收控制器23根据接收的所述测距接收结构22的数据计算所述无人飞行器的相对坐标，根据GPS定位设备获得原点的绝对地理位置，根据所述无人飞行器的相对地理位置与原点的绝对地理位置计算所述无人飞行器的绝对地理位置，从而为判断所述无人飞行器是否违法提供依据。

为了实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

图2为一种无人飞行器定位及身份识别的方法的流程图。

如图2所示，一种无人飞行器定位及身份识别的方法，所述方法应用于上述一种无人飞行器定位及身份识别的装置，所述方法包括：

步骤100：获取安装在无人飞行器上的机载信息收集端检测的所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度、身份识别码；

步骤200：采集两个所述测距接收结构接收所述无人飞行器发射的无线信号的时间，获得接收时间，所述两个接收端设置在地面上；

步骤300：根据所述接收时间分别计算所述无人飞行器与两个所述接收端的距离，获得第一距离L₁和第二距离L₂；

步骤400：根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离，采用三角测量原理计算所述无人飞行器的绝对地理位置，获得飞行器绝对地理位置；

具体步骤为：

以所述两个接收端的中点为原点，采用三角测量原理计算所述无人飞行器的相对地理位置，根据GPS模块获得原点的绝对地理位置，根据所述无人飞行器的相对地理位置与原点的绝对地理位置计算所述无人飞行器的绝对地理位置。

步骤500：根据所述飞行器的绝对地理位置确定飞行器的飞行区域，根据所述身份识别码确定国家规定的所述飞行器的飞行区域、飞行角加速度、飞行角速度、飞行航向；

步骤600：判断所述飞行器的飞行区域是否在所述国家规定的所述飞行器的飞行区域内；如果在，执行步骤700；如果不在，确定所述飞行器违法，并根据身份识别码获得所述无人飞行器的所属人的登记信息，以便处罚。

步骤700：判断所述角加速度、所述角速度、所述航向是否符合所述飞行角加速度、所述飞行角速度、所述飞行航向，如果是，确定所述飞行器不违法，如果不是，确定所述飞行器违法。

所述根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离采用三角测量原理计算所述无人飞行器的地理位置，获得飞行器地理位置具体包括：

以所述两个接收端的中点为坐标原点建立坐标系，获取所述坐标原点的地理坐标，获得接收坐标系和接收地理坐标；

将所述无人飞行器投影到地面获得投影点；

图3为三角测量原理示意图。

如图3所示，根据所述第一距离L₁、所述第二距离L₂、所述高度h和所述两个接收端之间的距离采用三角测量原理计算所述投影点在所述接收坐标系中的坐标，获得接收投影点坐标(h₁,h₂)；

所述两个接收端到所述投影点的距离为第一投影距离L₃和第二投影距离L₄，所述第一投影距离所述第二投影距离

根据所述第一投影距离L₃、所述第二投影距离L₄和所述两个接收端之间的距离计算所述投影点在所述接收坐标系中的坐标，获得接收投影点坐标(h₁,h₂)。

根据所述接收地理坐标和所述接收投影点坐标计算所述无人飞行器的地理位置，获得飞行器地理位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种无人飞行器定位及身份识别的装置，所述装置包括：机载信息收集端、固定检测端和无线通信设备，所述机载信息收集端设置在无人飞行器上，所述固定检测端设置在地面上的检测车辆上；

所述机载信息收集端包括十轴陀螺仪、测距发射设备、机载控制器；

所述固定检测端包括GPS定位设备、两个测距接收结构、接收控制器、计时器；

所述十轴陀螺仪与所述机载控制器连接，所述十轴陀螺仪用于检测所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度，并将所述角加速度、所述角速度、所述航向、所述高度发送至所述机载控制器；

所述机载控制器和所述接收控制器分别通过无线通讯设备进行无线连接，所述机载控制器将所述无人飞行器的自身识别码发送至所述接收控制器；

所述GPS定位设备与所述接收控制器连接，所述GPS定位设备将所述检测车辆的地理位置信息发送至所述接收控制器；

所述测距发射设备与所述两个测距接收结构无线连接，所述测距发射设备用于发射测距信号，并将所述测距信号发送至所述两个测距接收结构；所述两个测距接收结构分别设置在所述检测车辆的车头和车尾；

所述两个测距接收结构与所述接收控制器连接，所述两个测距接收结构接收到所述测距信号后，所述两个测距接收结构将所述测距信号发送至所述接收控制器，所述接收控制器收到所述测距信号后，所述接收控制器控制计时器停止计时，并根据测距信号传播速度及计时器的时间来计算所述测距发射设备与两个所述接收控制器之间距离。

2.根据权利要求1所述的一种无人飞行器定位及身份识别的装置，其特征在于，所述无线通信设备具体包括机载无线通信设备和车载无线通信设备。

3.根据权利要求1所述的一种无人飞行器定位及身份识别的装置，其特征在于，所述计时器还包括两个计时器；

所述两个计时器分别与所述接收控制器连接，所述两个计时器分别获取所述测距信号传输到所述两个测距接收结构的时间；

所述无线信号发射设备定时地向空中发射无线信号，所述无人飞行器通过接收所述无线信号与所述固定检测端建立连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人飞行器定位及身份识别的装置，其特征在于，所述十轴陀螺仪具体包括：三轴角加速度陀螺仪、三轴角速度陀螺仪、三轴地磁陀螺仪、高度计。

5.一种无人飞行器定位及身份识别的方法，所述方法应用于权利要求1-4中的一种无人飞行器定位及身份识别的装置，其特征在于，所述方法包括：

获取安装在无人飞行器上的机载信息收集端检测的所述无人飞行器的角加速度、角速度、航向、高度、身份识别码；

采集两个所述测距接收结构接收所述无人飞行器发射的无线信号的时间，获得接收时间，所述两个接收端设置在地面上；

根据所述接收时间分别计算所述无人飞行器与两个所述接收端的距离，获得第一距离和第二距离；

根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离，采用三角测量原理计算所述无人飞行器的绝对地理位置，获得飞行器的绝对地理位置；

根据所述飞行器的绝对地理位置确定飞行器的飞行区域，根据所述身份识别码确定国家规定的所述飞行器的飞行区域、飞行角加速度、飞行角速度、飞行航向；

判断所述飞行器的飞行区域是否在所述国家规定的所述飞行器的飞行区域内；

如果在，判断所述角加速度、所述角速度、所述航向是否符合所述飞行角加速度、所述飞行角速度、所述飞行航向，如果符合，确定所述飞行器不违法，如果不符合，确定所述飞行器违法；

如果不在，确定所述飞行器违法。

6.根据权利要求5所述的一种无人飞行器定位及身份识别的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离采用三角测量原理计算所述无人飞行器的地理位置，获得飞行器地理位置具体包括：

以所述两个接收端的中点为坐标原点建立坐标系，获取所述坐标原点的地理坐标，获得接收坐标系和接收地理坐标；

将所述无人飞行器投影到地面获得投影点；

根据所述第一距离、所述第二距离、所述高度和所述两个接收端之间的距离采用三角测量原理计算所述投影点在所述接收坐标系中的坐标，获得接收投影点坐标；

根据所述接收地理坐标和所述接收投影点坐标计算所述无人飞行器的地理位置，获得飞行器地理位置。