一种无人机防撞方法、装置及无人机制造方法及图纸

本公开实施例提供了一种无人机防撞方法、装置及无人机，属于飞行器技术领域，具体包括：控制所述机载雷达发射探测信号，并接收所述探测信号的回波信号；控制ADS‑B in系统接收所述飞行路径范围内的广播信号，其中，所述广播信号包括所述飞行路径范围的入侵机发射的ADS‑B信号；将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理，获得所述飞行路径范围内入侵机的航迹；根据所述入侵机的航迹，判断所述入侵机是否为对所述无人机产生碰撞威胁的目标入侵机；对所述目标入侵机执行避撞措施。本发明专利技术的目的在于提供一种基于ADS‑B接收与机载雷达融合的无人机防撞系统，为无人机提供更加完整的包含合作与非合作目标的空中交通信息，更好地保障空域飞行安全。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机防撞方法、装置及无人机
本公开涉及飞行器
，尤其涉及一种无人机防撞方法、装置及无人机。
技术介绍
为了减少无人机飞行活动对其它航空器的干扰，降低空中碰撞风险，无人机需要具备自主防撞能力。感知与规避是自主防撞的关键，其中准确全面地感知与监视周边交通信息是自主防撞的基础。当前，空中交通监视手段包括合作式监视与非合作式监视。合作式监视手段主要包括交通防撞和规避系统(TrafficCollisionAvoidanceSystem,简称TCAS)与广播式自动相关监视(AirborneDependentSurveillance-Broadcast,简称ADS-B)；非合作式监视手段包括雷达、光学与红外等手段。TCAS系统可以获得安装有应答机的目标位置与速度信息；ADS-B系统可以获得安装有ADS-B发射机的飞机位置与速度信息，以及来自地面站的交通信息广播(TrafficInformationService-Broadcast,简称TIS-B)。目前，一些民用无人机通过安装ADS-B接收机，感知航线飞机信息，实现对航线飞机避撞。但是空域中还有许多通航飞机、其它无人机特别是军用无人机大都没有安装有ADS-B发射系统，而且无人机也可能不在地面站TIS-B广播信息接收范围之内，因此，仅仅基于ADS-B接收机将难以获得完整空中交通信息，会给无人机带来较大的碰撞隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本公开实施例提供一种无人机防撞方法、装置及无人机，至少部分解决现有技术中存在的问题。第一方面，本公开实施例提供一种无人机防撞方法，应用于无人机对飞行路径范围内入侵机的监视防撞，所述无人机装配有ADS-Bin系统、机载雷达和处理器，所述处理器连接所述ADS-Bin系统和所述机载雷达；所述方法包括：控制所述机载雷达发射探测信号，并接收所述探测信号的回波信号；控制ADS-Bin系统接收所述飞行路径范围内的广播信号，其中，所述广播信号包括所述飞行路径范围的入侵机发射的ADS-B信号；将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理，获得所述飞行路径范围内入侵机的航迹；根据所述入侵机的航迹，判断所述入侵机是否为对所述无人机产生碰撞威胁的目标入侵机；对所述目标入侵机执行避撞措施。可选的，所述将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理的步骤，包括：对所述ADS-B信号进行预处理，形成ADS-B目标状态矢量报告，其中，所述ADS-B目标状态矢量报告包括入侵机的位置参数、速度和数据精度；对所述回波信号进行预处理，获得检测点迹集合；将所述ADS-B目标状态矢量报告和所述检测点迹集合，进行融合处理，获得所述飞行路径范围内的空中交通信息；根据所述空中交通信息，获得所述飞行路径范围内全部入侵机的航迹。可选的，所述将所述ADS-B目标状态矢量报告和所述检测点迹集合，进行融合处理的步骤，包括：对所述机载雷达的检测点迹集合进行航迹起始、航迹相关和航迹滤波处理，输出多条第一航迹，每条所述第一航迹对应一个入侵机；对所述ADS-B目标状态矢量报告分别进行航迹起始、与TIS-B航迹相关和航迹滤波，输出多条第二航迹，每条所述航迹对应一个入侵机；查找关联的所述第一航迹和第二航迹，并将关联的第一航迹和第二航迹融合成新的航迹后输出；将未被关联的第一航迹和第二航迹均输出。可选的，所述将关联的第一航迹和第二航迹融合成新的航迹的步骤，包括：若第l(l＝1,…N1)条雷达航迹与第m(m＝1,…N2)条ADS-B航迹关联，融合后的航迹状态估计为：其中，可选的，ADS-B与TIS-B航迹相关处理的步骤，包括：判断ADS-B航迹与TIS-B航迹是否相关；若ADS-B航迹与TIS-B航迹相关，则输出ADS-B航迹；若ADS-B航迹与TIS-B航迹不相关，则输出ADS-B航迹和与TIS-B航迹相关。可选的，所述判断ADS-B航迹与TIS-B航迹是否相关的步骤，包括：若TIS-B航迹有ICAO地址信息，则将所述TIS-B航迹的ICAO地址信息与ADS-B目标航迹的ICAO地址进行匹配，匹配成功则表示航迹相关；若TIS-B航迹不具有ICAO地址，则判断ADS-B航迹与TIS-B航迹是否满足水平相关和垂直相关，若都满足，则表示航迹相关。可选的，所述无人机还包括高度传感器和GPS/北斗接收机；所述将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理的步骤之前，所述方法还包括：接收高度传感器采集的所述无人机的气压高度，以及所述GPS/北斗接收机采集的所述无人机的位移参数，其中，所述位移参数包括所述无人机的位置数据、速度和时间；根据所述无人机的位置数据、速度和时间，建立参考坐标系；所述将所述ADS-B目标状态矢量报告和所述检测点迹集合，进行融合处理的步骤之前，所述方法还包括：将所述ADS-B目标状态矢量报告和所述检测点迹集合转换到所述参考坐标系后，进行融合处理。可选的，所述根据所述入侵机的航迹，判断所述入侵机是否为对所述无人机产生碰撞威胁的目标入侵机的步骤，包括：根据所述无人机的航迹和全部入侵机的航迹，建立在所述参考坐标系下的碰撞风险模型；根据所述碰撞风险模型推算所述无人机与全部航迹的碰撞概率及碰撞风险等级，其中，所述碰撞风险等级包括低碰撞风险、中碰撞风险和高碰撞风险；所述对所述目标入侵机执行避撞措施的步骤，包括：根据预设的防撞决断逻辑，确定每种碰撞风险等级对应的避让指令，以使所述无人机的飞控模块执行所述避让指令，其中，所述避让指令包括方位和俯仰方向上的飞行速度指令。第二方面，本专利技术实施例提供一种无人机防撞装置，应用于无人机对飞行路径范围内入侵机的监视防撞，所述无人机装配有ADS-Bin系统、机载雷达和处理器，所述处理器连接所述ADS-Bin系统和所述机载雷达；所述装置包括：第一控制模块，用于控制所述机载雷达发射探测信号，并接收所述探测信号的回波信号；第二控制模块，用于控制ADS-Bin系统接收所述飞行路径范围内的广播信号，其中，所述广播信号包括所述飞行路径范围的入侵机发射的ADS-B信号；融合模块，用于将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理，获得所述飞行路径范围内入侵机的航迹；判断模块，用于根据所述入侵机的航迹，判断所述入侵机是否为对所述无人机产生碰撞威胁的目标入侵机；执行模块，用于对所述目标入侵机执行避撞措施。第三方面，本专利技术实施例提供了一种无人机，所述无人机包括ADS-Bin系统、机载雷达和处理器，所述处理器连接所述ADS-Bin系统和所述机载雷达；所述处理器用于执行第一方面中任一项所述的无人机防撞方法。本专利技术的目的在于提供一种基于ADS-B接收与机载雷达融合的无人机防撞系统，为无人机提供更加完整的包含合作与非合作目标的空中交通信息，更好地保障空域飞行安全。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机防撞方法，其特征在于，应用于无人机对飞行路径范围内入侵机的监视防撞，所述无人机装配有ADS-B in系统、机载雷达和处理器，所述处理器连接所述ADS-B in系统和所述机载雷达；所述方法包括：/n控制所述机载雷达发射探测信号，并接收所述探测信号的回波信号；/n控制ADS-B in系统接收所述飞行路径范围内的广播信号，其中，所述广播信号包括所述飞行路径范围的入侵机发射的ADS-B信号；/n将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理，获得所述飞行路径范围内入侵机的航迹；/n根据所述入侵机的航迹，判断所述入侵机是否为对所述无人机产生碰撞威胁的目标入侵机；/n对所述目标入侵机执行避撞措施。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机防撞方法，其特征在于，应用于无人机对飞行路径范围内入侵机的监视防撞，所述无人机装配有ADS-Bin系统、机载雷达和处理器，所述处理器连接所述ADS-Bin系统和所述机载雷达；所述方法包括：
控制所述机载雷达发射探测信号，并接收所述探测信号的回波信号；
控制ADS-Bin系统接收所述飞行路径范围内的广播信号，其中，所述广播信号包括所述飞行路径范围的入侵机发射的ADS-B信号；
将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理，获得所述飞行路径范围内入侵机的航迹；
根据所述入侵机的航迹，判断所述入侵机是否为对所述无人机产生碰撞威胁的目标入侵机；
对所述目标入侵机执行避撞措施。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述回波信号和所述广播信号进行融合处理的步骤，包括：
对所述ADS-B信号进行预处理，形成ADS-B目标状态矢量报告，其中，所述ADS-B目标状态矢量报告包括入侵机的位置参数、速度和数据精度；
对所述回波信号进行预处理，获得检测点迹集合；
将所述ADS-B目标状态矢量报告和所述检测点迹集合，进行融合处理，获得所述飞行路径范围内的空中交通信息；
根据所述空中交通信息，获得所述飞行路径范围内全部入侵机的航迹。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述ADS-B目标状态矢量报告和所述检测点迹集合，进行融合处理的步骤，包括：
对所述机载雷达的检测点迹集合进行航迹起始、航迹相关和航迹滤波处理，输出多条第一航迹，每条所述第一航迹对应一个入侵机；
对所述ADS-B目标状态矢量报告分别进行航迹起始、与TIS-B航迹相关和航迹滤波，输出多条第二航迹，每条所述航迹对应一个入侵机；
查找关联的所述第一航迹和第二航迹，并将关联的第一航迹和第二航迹融合成新的航迹后输出；
将未被关联的第一航迹和第二航迹均输出。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将关联的第一航迹和第二航迹融合成新的航迹的步骤，包括：
若第l(l＝1,…N1)条雷达航迹与第m(m＝1,…N2)条ADS-B航迹关联，融合后的航迹状态估计为：



其中，


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，ADS-B与TIS-B航迹相关处理的步骤，包括：
判断ADS-B航迹与TIS-B航迹是否相关；
若ADS-B航迹与TIS-B航迹相关，则输出ADS-B航迹；
若ADS-B航迹与TIS-B航迹不相关，则输出ADS-B航迹和与TIS-B航迹相关。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断ADS-B航迹与TIS-B航迹是否相关的步骤，包括：
若TIS-B航...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓晓波，王飞，于超鹏，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32