CN110568858B - 基于led航空障碍灯实现无人机安全距离调节的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于LED航空障碍灯实现无人机安全距离调节的方法，包括下列步骤：建立自适应调节无人机安全距离的高层建筑LED航空障碍灯控制体系，将建筑外侧各LED航空障碍灯通过管槽连接网线，接到该建筑中控室服务器，在服务器上对不同LED航空障碍灯的二进制脉冲闪灭周期进行设定，使二进制脉冲能够传输建筑、灯自身ID、三维坐标等信息；在无人机上安装广角较大的接收器，不同ID的LED航空障碍灯可以同时向同一接收器报告信息，实现多对一发布,此时，接收器能够识别多灯报告的信息，并作融合处理,获得同一建筑多点水平坐标连线；自适应调节安全距离。

Description

基于LED航空障碍灯实现无人机安全距离调节的方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体设计出自适应调节无人机安全距离的方法。
背景技术
随着LED光源技术的发展和进步，具有高亮度、低功耗、长寿命等优点的白光LED已有逐渐取代日光灯和白炽灯的趋势。由于白光LED通信调制便捷、响应迅速，在无害辐射、保密、稳定性等方面与紫外、射频等方式相比优势明显，成为一种新兴的可见光通信(VLC)方式，正在逐步推广到空间定位领域。现有LED光束测距方法能够维持信道的稳定性，可操作性强，但是对于大空间移动目标的定位采样需求缺乏针对性模型，单光源单接收器条件下的射频信号的获取处理研究较少。
具体而言，目前，航空障碍灯分为闪光和恒光两种形式，均用于民航飞机航线附近建筑高度提示，以避免飞机因飞行高度低于建筑，从而发生撞击事故。就近年来各类无人机投入使用量增多的实际情况，固有的GPS定位方法存在一定的问题，例如：飞行器与卫星通信受到城镇电磁干扰严重、GPS定位方式存在误差较大、无人机飞行时操作者来不及躲避建筑物等情况。现有解决方案中，无人机飞行状态判定主要依靠操作者经验，而自动飞行功能尚不成熟，难以实现安全的自动操作。研究如何避免上述问题的措施，成为了临近建筑航空障碍灯设计中面临的很大的挑战。
发明内容
本发明提出了一套自适应调节无人机安全距离的方法。该方法中，利用LED航空障碍灯有规律的闪烁传递信息，实现多发射单接收功能，引导无人机自行判定自身与建筑之间相对距离的行为，从根本上避免了上述问题的出现。技术方案如下：
一种基于LED航空障碍灯实现无人机安全距离调节的方法，包括下列步骤：
步骤一：建立自适应调节无人机安全距离的高层建筑LED航空障碍灯控制体系，将建筑外侧各LED航空障碍灯通过管槽连接网线，接到该建筑中控室服务器，在服务器上对不同LED航空障碍灯的二进制脉冲闪灭周期进行设定，使二进制脉冲能够传输建筑、灯自身ID、三维坐标等信息；
步骤二：在无人机上安装广角较大的接收器，不同ID的LED航空障碍灯可以同时向同一接收器报告信息，实现多对一发布,此时，接收器能够识别多灯报告的信息，并作融合处理,获得同一建筑多点水平坐标连线；
步骤三：自适应调节安全距离的过程，以融合处理结果中同一建筑多点水平坐标连线，建立建筑纵向平面；无人机以GPS水平定位自身水平坐标，提取与上述纵向平面之间的垂直距离。当达到或小于垂直距离，即达到自适应调节安全距离的下限时，触发无人机控制器，优先执行垂直远离上述纵向平面的飞行，直至垂直距离满足下限为止。
本发明提出的方法中，以白光LED可见光束的光束收发***为基础，航空障碍灯为闪光LED光源，其高速闪烁频率采用二进制码表明了该灯的三维坐标；在无人机外侧斜下方设置接收器，在无人机接近高层建筑过程中，任一接收器可识别一定距离、角度范围内的LED航空障碍灯传达的位置信息，结合自身GPS定位，可以判定相互距离，并开启自动飞行模式，实现与LED航空障碍灯的水平距离调整。在上述模型基础上设计的LED航空障碍灯，使在室外空间完全避免了电磁屏蔽或干扰，并通过建筑遮挡日光，日光、灯光与白光LED通信之间的差异，解决了夜晚目测建筑与无人机距离不准确等问题，能够快速精确地自动维护无人机飞行安全，降低了撞击事故发生率。
附图说明
图1是本发明LED航空障碍灯安装结构
图2是本发明无人机自适应调节安全距离
具体实施方式
本发明展开步骤为：
步骤一：建立高层建筑自适应调节无人机安全距离的LED航空障碍灯控制体系。将建筑外侧各LED航空障碍灯通过管槽连接网线，接到该建筑中控室服务器。在服务器上对不同LED航空障碍灯的二进制脉冲闪灭周期进行设定，使二进制脉冲能够传输建筑、灯自身ID、三维坐标等信息。
步骤二：在无人机上安装广角较大的接收器，不同ID的自适应调节无人机安全距离的LED航空障碍灯可以同时向同一接收器报告信息，实现多对一发布。此时，接收器能够识别多灯报告的信息，并作融合处理,获得同一建筑多点水平坐标连线。
步骤三：自适应调节安全距离的过程，以融合处理结果中同一建筑多点水平坐标连线，建立建筑纵向平面；无人机以GPS水平定位自身水平坐标，提取与上述纵向平面之间的垂直距离。当达到或小于垂直距离(自适应调节安全距离)下限时，触发无人机控制器，优先执行垂直远离上述纵向平面的飞行，直至垂直距离满足下限为止。
现在对本发明的实施提供详细参考。为解释本发明将参考附图描述下述实施例。
图1显示了本发明LED航空障碍灯安装结构图。
本发明的LED航空障碍灯控制体系。分为反馈线路与控制线路两部分。反馈线路将建筑外侧各LED航空障碍灯通过管槽连接网线，统一接到该建筑中控室服务器，实现用电、光照等信息监测，便于观察和管理。控制线路自服务器操作，将配电箱供电的方式进行管理，在控制器上实现对不同ID灯具所预设的二进制脉冲周期闪灭，能够传输建筑、灯自身ID、三维坐标等信息。
图2显示了无人机自适应调节安全距离。
当无人机接收到多本发明的LED航空障碍灯发来的光束时，根据光束传输的灯ID信息，分辨是否为同一建筑光束，在同一建筑的光束上作融合处理。以融合处理结果中同一建筑多点水平坐标连线，建立建筑纵向平面；无人机以GPS水平定位自身水平坐标，提取与上述纵向平面之间的垂直距离。当达到或小于垂直距离(自适应调节安全距离)下限时，触发无人机控制器，优先执行垂直远离上述纵向平面的飞行，直至垂直距离满足下限为止。

Claims (1)

1.一种基于LED航空障碍灯实现无人机安全距离调节的方法，包括下列步骤：
步骤一：建立自适应调节无人机安全距离的高层建筑LED航空障碍灯控制体系，将建筑外侧各LED航空障碍灯通过管槽连接网线，接到该建筑中控室服务器，在服务器上对不同LED航空障碍灯的二进制脉冲闪灭周期进行设定，使二进制脉冲能够传输建筑、灯自身ID、三维坐标信息；
步骤二：在无人机上安装广角较大的接收器，不同ID的LED航空障碍灯可以同时向同一接收器报告信息，实现多对一发布,此时，接收器能够识别多灯报告的信息，并作融合处理,获得同一建筑多点水平坐标连线；
步骤三：自适应调节安全距离的过程，以融合处理结果中同一建筑多点水平坐标连线，建立建筑纵向平面；无人机以GPS水平定位自身水平坐标，提取与上述纵向平面之间的垂直距离； 当达到或小于垂直距离，即达到自适应调节安全距离的下限时，触发无人机控制器，执行垂直远离上述纵向平面的飞行，直至垂直距离满足下限为止。
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