一种低空飞行器安全管控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低空飞行器安全管控系统，包括全球定位解码模块，用于获取飞行器的实时位置信息和实时速度信息；惯性导航组件，用于获取飞行器本体的实时状态数据；扩展卡尔曼滤波器，用于接收飞行器实时位置信息、实时速度信息和飞行器本体的实时状态数据，以获得飞行器的实时姿态信息；所述舵机控制器，用于接收实时姿态信息和飞行指令以控制飞行器的飞行；所述飞控管控单元，位于所述全球定位解码模块与扩展卡尔曼滤波器之间，用于接收飞行器的实时位置信息和实时速度信息以判断飞行器是否位于预设授权空域内，并在飞行器不位于预设授权空域内启动管制预案。本实用新型专利技术的低空飞行器安全管控系统具有成本低、可靠性高等优点。

A Safety Management and Control System for Low Altitude Vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种低空飞行器安全管控系统
本技术主要涉及飞行器
，特指一种低空飞行器安全管控系统。
技术介绍
低空飞行器管控是关系到国家安全的战略问题。如图1所示，飞行器飞控原理为：飞行器的定位导航系统是飞行器飞控的中枢神经，在飞行器飞行过程中起着非常关键的支撑作用。全球定位导航星座(GPS/BD/Glonass/Galileo)提供的全球定位信息被全球定位解码模块1解析后给出实时位置速度信息后，与飞行器机载的惯性导航组件3的实时数据一起通过扩展Kalman滤波器4通过Kalman滤波方法得到精确的飞行器位置速度等实时导航信息，舵机控制器5据此，可以对比飞控指令进行有效响应，通过飞行器舵机机电系统，实现有序航迹飞行。目前由于缺乏有效的技术手段，对无人机等低空飞行器一直缺乏有效的监控管理。随着无人机技术的飞速发展，相关行业和个人消费对飞行器的应用需求越来越高，例如，多家物流公司已经从技术上进行了低空飞行器物流货运的实验工作，但是消费级无人机对民航、电力、重要国防目标等构成潜在安全威胁的事件时有发生。加强低空飞行器管理已经成为必须亟待解决的重大安全问题，由于无人机具有低、小、慢等特殊性，在全国大规模布设侦察、反制系统既不现实、也不经济。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种成本低、可靠性高的低空飞行器安全管控系统。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种低空飞行器安全管控系统，包括全球定位解码模块，用于获取飞行器的实时位置信息和实时速度信息；惯性导航组件，用于获取飞行器本体的实时状态数据；扩展卡尔曼滤波器，用于接收飞行器实时位置信息、实时速度信息和飞行器本体的实时状态数据，以获得飞行器的实时姿态信息；所述舵机控制器，用于接收实时姿态信息和飞行指令以控制飞行器的飞行；所述飞控管控单元，位于所述全球定位解码模块与扩展卡尔曼滤波器之间，用于接收飞行器的实时位置信息和实时速度信息以判断飞行器是否位于预设授权空域内，并在飞行器不位于预设授权空域内启动管制预案。作为上述技术方案的进一步改进：所述飞控管控单元包括禁飞数据存储模块，用于存储所有禁飞区数据；动态授权数据配置模块，用于动态输入特别授权区数据和动态禁飞区数据；导航地理信息过滤与处置模块，用于接收全球定位解码模块中飞行器的实时位置信息和实时速度信息并进行比对；和航迹信息编码加密发送模块，用于将飞行器的航迹状态信息加密并发送至空中管制平台。所述航迹信息编码加密发送模块通过移动网络或北斗报文卫星进行信息传输。所述航迹状态信息包括飞行器飞行状态信息和航迹数据。所述惯性导航组件包括陀螺仪、加速度计、高度气压计、地磁仪和温度计中的一种或多种。所述飞行指令包括遥控飞行指令或/和三维地图匹配导航自主飞行指令。所述飞行器的姿态信息包括位置、速度、加速度、方位或高度中的一种或多种。与现有技术相比，本技术的优点在于：(1)本技术的低空飞行器安全管控系统，对全球定位解码模块之后的实时地理位置速度信息入手，即在全球定位解码模块之后加入飞控管控单元，实时过滤飞行器的实时地理位置及速度信息，并利用国内通信网络、卫星(如北斗短报文)等，向外发送飞行轨迹状态数据，一旦与预设授权空域违背，即可选择性启动预案，如警告、截断导航信息、诱导其在指定位置降落等，既能保证飞控有效性，也不会危及飞行器飞行安全。(2)本技术的低空飞行器安全管控系统，成本低，只需对原飞行器全球定位系统导航信息加装飞控管控单元过滤实时导航位置速度数据信息，成本低，技术上成熟，不增加厂家生产负担。(3)本技术的低空飞行器安全管控系统，管控高效；飞行器中枢神经之一就是全球定位导航信息，据此管控，不仅能够预设禁飞区，还能进行预案处置，且通过设置动态授权数据配置模块，可以动态输入特别授权区数据和动态禁飞区数据，对于特种作业空域还可以额外授权。相比与用户身份证登记管理的方案，管控手段更加高效。(4)本技术的低空飞行器安全管控系统，充分利用国内移动互联网和北斗信息资源，以北斗短报文系统与国内移动网相结合的方式，可以支持合法ID飞行器全域实时航迹监控。(5)本技术的低空飞行器安全管控系统，从源头上管控飞行器，采用全球唯一授权许可证编码方式。可借鉴车辆管理制度的成功经验，采用登记管理制度和北斗航迹动态监控技术手段相互支持，形成漏洞少、监管力度大、成本低、管控高效的管理运行体系。(6)本技术的低空飞行器安全管控系统，执法成本低。现有技术支撑下，投入有效资源即可建立一套有效的管理运行体系。(7)本技术的低空飞行器安全管控系统，有利于合法飞行器安全监管，对于飞行器失踪追踪提供了物理技术手段。(8)本技术的低空飞行器安全管控系统，基于飞控管控单元的低空飞行器管控机制，不依赖于某种特定的全球定位导航星座，无论BD、GPS、GLONASS还是未来的Gallieo全球定位系统，均能实现高效管控。附图说明图1为现有技术的结构示意图。图2为本技术的结构示意图。图3为本技术中飞控管控单元的方框结构图。图4为本技术的飞行管控方法流程图。图中标号表示：1、全球定位解码模块；2、飞控管控单元；201、禁飞数据存储模块；202、动态授权数据配置模块；203、导航地理信息过滤与处置模块；204、航迹信息编码加密发送模块；3、惯性导航组件；4、扩展卡尔曼滤波器；5、舵机控制器。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步描述。如图2至图4所示，本实施例的低空飞行器安全管控系统，包括全球定位解码模块1、飞控管控单元2、惯性导航组件3、扩展卡尔曼滤波器4和舵机控制器5；惯性导航组件3与扩展卡尔曼滤波器4相连；全球定位解码模块1通过飞控管控单元2与扩展卡尔曼滤波器4相连，舵机控制器5与扩展卡尔曼滤波器4相连；惯性导航组件3用于将飞行器本体的实时状态数据发送至扩展卡尔曼滤波器4；全球定位解码模块1用于接收全球定位导航星座(GPS/BD/Glonass/Galileo)提供的飞行器全球定位信息并解析得到飞行器的实时位置信息和实时速度信息；飞控管控单元2用于接收飞行器的实时位置信息和实时速度信息以判断飞行器是否位于预设授权空域内，如不在预设授权空域内，则对飞行器采取限制飞行措施(如警告、截断导航信息、诱导其在指定位置降落等)；扩展卡尔曼滤波器4用于接收并处理飞行器的实时位置信息、实时速度信息和飞行器本体的实时状态数据以获得飞行器的实时姿态信息；舵机控制器5用于接收实时姿态信息和飞行指令以控制飞行器的飞行。具体地，全球定位导航星座(GPS/BD/Glonass/Galileo)提供的全球定位信息被全球定位解码模块1解析后给出实时位置速度信息后，与飞行器机载的惯性导航组件3(陀螺仪、加速度计、高度计、地磁仪、温度传感器等)的实时数据一起通过扩展卡尔曼滤波器4的扩展Kalman滤波方法得到精确的飞行器位置信息和速度信息等实时导航信息，飞行器控制器据此对比飞行指令进行有效响应，通过飞行器舵机机电系统，实现有序航迹飞行。本技术的低空飞行器安全管控系统，对全球定位解码模块1之后的实时地理位置速度信息入手，即在全球定位解码模块1之后加入飞控管控单元2，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低空飞行器安全管控系统，其特征在于，包括全球定位解码模块（1），用于获取飞行器的实时位置信息和实时速度信息；惯性导航组件（3），用于获取飞行器本体的实时状态数据；扩展卡尔曼滤波器（4），用于接收飞行器实时位置信息、实时速度信息和飞行器本体的实时状态数据，以获得飞行器的实时姿态信息；舵机控制器（5），用于接收实时姿态信息和飞行指令以控制飞行器的飞行；飞控管控单元（2），位于所述全球定位解码模块（1）与扩展卡尔曼滤波器（4）之间，用于接收飞行器的实时位置信息和实时速度信息以判断飞行器是否位于预设授权空域内，并在飞行器不位于预设授权空域内启动管制预案。

【技术特征摘要】
1.一种低空飞行器安全管控系统，其特征在于，包括全球定位解码模块（1），用于获取飞行器的实时位置信息和实时速度信息；惯性导航组件（3），用于获取飞行器本体的实时状态数据；扩展卡尔曼滤波器（4），用于接收飞行器实时位置信息、实时速度信息和飞行器本体的实时状态数据，以获得飞行器的实时姿态信息；舵机控制器（5），用于接收实时姿态信息和飞行指令以控制飞行器的飞行；飞控管控单元（2），位于所述全球定位解码模块（1）与扩展卡尔曼滤波器（4）之间，用于接收飞行器的实时位置信息和实时速度信息以判断飞行器是否位于预设授权空域内，并在飞行器不位于预设授权空域内启动管制预案。2.根据权利要求1所述的低空飞行器安全管控系统，其特征在于，所述飞控管控单元（2）包括禁飞数据存储模块（201），用于存储所有禁飞区数据；动态授权数据配置模块（202），用于动态输入特别授权区数据和动态禁飞区数据；导航地理信息过滤与处置模块（203），用于接收全球定位解码模块（1）中飞行器的实时位置信息和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海洋，张智永，龚建，周鑫，章泽，
申请(专利权)人：湖南宇正智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43