一种基于无人机的监控系统及设备的制作方法

本发明涉及监控领域，尤其涉及一种基于无人机的监控系统

背景技术：

如今城市生活中的中、青年人群往往因工作繁忙而无暇照顾幼童，这时人们通常会将家中父母接至城市中帮忙看护幼童。但多数父母文化程度不高或城市生活经验不足，在初来陌生环境生活的一段时间，往往会因为不了解城市生活而出现各种麻烦。更有甚者，有些老人在带小孩外出玩耍时，会遇到拐卖儿童的犯罪分子，落入犯罪分子圈套，导致幼童被拐的事件发生。这类事件发生的最终原因在于幼童父母不能陪护在老人和幼童身边，这时就通常需要借助监控来实现对老人和幼童的远程监护。

现有的监控系统多为电视监控系统，典型的电视监控系统主要由前端监视设备、传输设备、后端存储、控制及显示设备这五大部分组成，其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系(也可称作传输系统)可通过电缆、光纤、微波等多种方式来实现。在对移动的物体或人进行监控时，通常需要设置多个前端监视设备，同时配备相应的传输设备、后端存储、控制及显示设备，这种传统的监控系统在需要进行大范围监控或对移动目标进行监控端时，则需要安装大量前端监视设备，用以实现对移动目标的接力式的监控，因此监控系统的设备成本、安装成本和维护成本则会大大增加；另外，在无法安装监控系统前端监视设备的一些区域则无法使用传统的监控系统进行监控；进一步地，由于前端监视设备有限，从而使得监控系统能够监视的范围有限，并且由于前端监视设备的局限性，又不可避免的导致监控系统监控范围内存在监控死角。

技术实现要素：

鉴于上述的至少一方面的问题，本发明提供一种基于无人机的监控系统，将搭载有拍摄模块的无人机作为监控系统的前端监视设备，以实现对移动被监控目标的跟踪监控。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于无人机的监控系统，其特征在于，包括：智能设备端，无人机端、云端服务器和监控端；

其中，所述智能设备端附着于被监控目标，内置第一通信模块和处理器模块；

所述无人机端与所述智能设备端连接，并内置跟踪模块用于使所述无人机端跟随所述智能设备端飞行，内置拍摄模块用于获取所述被监控目标及其周边环境的实时音像信息，内置第二通信模块用于与所述第一通信模块的信息通信；

所述智能设备端通过所述第一通信模块将所述被监控目标的实时信息上传至所述云端服务器，所述监控端从所述云端服务器获取所述实时信息。

具体的，所述无人机端与所述智能设备端建立信任连接，基于此连接，所述跟踪模块获取所述智能设备端的位置信息，并基于所述无人机端的位置信息，计算得到所述无人机端与所述智能设备端的相对位置，并通过调整所述无人机端飞行的方式使所述相对位置为预设值。

进一步的，所述相对位置包括所述智能设备端与所述无人机端之间的航向距离，航向角度和/或所述智能设备端与所述无人机端的高度差；

所述航向距离为：

$L=\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_0-x_1)}^2+{(y_0-y_1)}^2}}$

所述航向角度为：

$L=\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}}$

所述航向角度为：

$\mathrm{\θ}=tg\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}}$

所述高度差为：

h＝|z₁-z₂|

其中，(x₁，y₁，z₁)为所述智能设备端的位置信息，(x₂，y₂，z₂)为所述无人机端的位置信息；所述x₁，y₁，x₂，y₂通过定位传感器获得，所述z₁，z₂通过气压传感器获得。

进一步的，所述跟踪模块调整所述无人机端飞行的方式，包括：

当所述智能设备端和无人机之间的高度差为固定值时，控制无人机的飞行速度使得无人机与智能设备端之间的航向距离保持不变；

当所述智能设备端和无人机之间的高度差逐渐减小并小于第一预设高度差时，控制无人机的飞行高度差提升所述第一预设高度差；

当所述智能设备端和无人机之间的高度差逐渐增大并大于第二预设高度差时，控制无人机的飞行高度差提升所述第一预设高度差；

当所述智能设备端和无人机之间的高度差逐渐增大并大于第二预设高度差时，控制无人机的飞行高度差降低所述第二预设高度差。

具体的，当所述智能设备端移动速度超过预设范围时，所述无人机依据获取到的所述智能设备端实时移动速度数据，调整所述无人机速度，以使所述无人机与所述智能设备端之间的距离在预定距离范围内。

进一步的，所述智能设备端内置指令信息生成模块，用于生成第二指令信息，所述第二指令信息用于指示无人机改变其飞行姿态、方向和速度。

进一步的，所述监控端通过所述云端服务器发送第一指令信息至所述智能设备端。

具体的，所述第一指令信息包括信息上传指令和第一无人机飞行控制指令；

所述信息上传指令用于指示所述智能设备端将所述实时信息上传至所述云端服务器；

所述第一无人机飞行控制指令，指示无人机停止跟随飞行，并按指示改变其飞行姿态、方向和速度；

所述第二指令信息为第二无人机飞行控制指令，指示无人机停止跟随飞行，并按指示改变其飞行姿态、方向和速度。

进一步的，所述智能设备端还包括判断模块，当接收所述第一指令信息时，判断所述第一指令信息的指令类型后，基于所判断的所述指令类型作出相应响应：当接收到所述信息上传指令时则将所述实时信息上传至所述云端服务器，当接收到所述无人机飞行控制指令时则将其发送至所述无人机端。

可选的，所述第一无人机飞行控制指令相对于所述第二无人机飞行控制指令具有更高的优先级。

可选的，当所述智能设备端接收到所述第一无人机飞行控制指令时，所述第二指令信息生成模块失效。

进一步的，所述智能设备端还内置有：

第一定位传感器，用于获取所述智能设备端的实施位置信息；

存储器，用于存储所述实时信息；

预警模块，用于生成预警信息。

具体的，所述实时信息包括所述实时位置信息和所述实时音像信息。

可选的，所述监控端设定预设区域并通过所述云端服务器与所述智能设备端进行同步，当所述被监控目标出现在所述预设区域内时，所述智能设备端自动上传所述被监控目标的实时信息至所述云端服务器，同时生成所述预警信息并通过所述云端服务器发送至所述监控端。

可选的，所述监控端设定预设区域并通过所述云端服务器与所述智能设备端进行同步，当所述被监控目标未在所述预设区域内时，所述智能设备端自动上传所述被监控目标的实时信息至所述云端服务器，同时生成所述预警信息并通过所述云端服务器发送至所述监控端。

可选的，所述智能设备端记录所述被监控目标的位置轨迹信息，并根据累积的记录结果将所述被监控目标的活动区域划分为活动高频区和活动低频区。

进一步的，当所述被监控目标出现在所述活动低频区或消失在所述活动高频区时，所述智能设备端自动上传所述被监控目标的实时信息至所述云端服务器，同时生成所述预警信息并通过所述云端服务器发送至所述监控端。

可选的，所述处理器模块获取来自所述第一定位传感器的所述实施位置信息，并仅在接收到所述预警信息时，将所述实施位置信息通过所述云端服务器发送至所述监控端。

具体的，本方案所公开的监控系统中的所述无人机端还包括开闭单元，用于开启和关闭所述无人机端，当所述无人机端接收到开启指令后，即进入开启程序，当所述无人机端被关闭后，则进入关闭程序。

进一步的，所述开启程序为：接受开启指令；激活无人机端所有模块；调整所述智能设备端和所述无人机端的相对位置大小至预设值；进入跟随飞行模式。

进一步的，所述关闭程序为：接受关闭指令；进入降落程序；关闭无人机端内置的除所述第二通信模块外的所有模块。

可选的，还包括避障模块，设于所属无人机端内部，其包括：环境信息实时检测模块，采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块；障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物；避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策并发送至飞行控制模块，通过所述飞行控制模块实现无人机对周围障碍物的躲避。

一种跟随被监控目标飞行的无人机，其特征在于包括：跟踪模块用于实现无人机端的跟随飞行；拍摄模块用于获取所述被监控目标及其周边环境的实时音像信息；第二通信模块用于指令接受和信息发送；第二定位传感器和第二气压传感器用于获取所述无人机端的位置信息；飞行控制模块用于无人机飞行姿态、速度、方向、距离的控制及调整。

一种附着于被监控目标的便携式智能设备端，其特征在于包括：

无线保真模块，用于接入通信网络；

触敏显示器，用于显示界面，实现人机交互；

第一通信模块、处理器模块、预警模块、指令信息生成模块、第一定位传感器和第一气压传感器；

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行；

所述一个或多个程序用于驱动所述一个或多个处理器构造用于执行本方案中任意一项中所述的模块。

本发明的有益效果在于：

本发明所提供的监控系统能够跟随被监控目标移动，相比传统的固定式监视设备的监控系统，本发明所提供的监控系统有更灵活的监控范围，同时还解决了传统监控系统中可能存在监控死角的问题。

其次，在监控进行大范围移动的被监控目标时，本发明所提供的监控系统还具有更低的监控成本，这是因为：传统监控系统需要有多个固定式摄像头，其监控系统监视设备的购买成本较高，再者还有监视设备的安装成本、线路的铺设成本以及设备的维护、维修或更换成本等等。而本发明所提供的监控系统中，所用设备仅为一架无人机和一部智能设备端，设备的总购买成本不高，且无需铺设成本，并且由于其设备在不使用时可收纳入箱，不需长期暴露在外，因此其维护成本也会更低，最终使本发明所提供的监控系统具有比传统的监控系统更低的监控成本。

再次，本发明所提供的监控系统的监视设备为无人机，无需安装，因此能更便捷的应用于不便于安装前端监视设备的场景中。

【附图说明】

图1为本发明的一实施例的框架系统原理示意图。

图2为本发明的无人机端跟踪飞行的方式示图。

图3为本发明的无人机端跟随飞行方式的原理示意图。

图4为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图5为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图6为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图7为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图8为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图9为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图10为本发明的又一实施例的框架系统原理示意图。

图11为本发明无人机端自动避障方式示意图。

图12为附着于被监控目标的便携式智能设备端的结构示意图

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1示出的是本发明的监控系统框架原理。智能设备端2附着于被监控目标上，无人机端1搭载拍摄模块跟随智能设备端2飞行，拍摄模块拍摄到智能设备端2及其周围环境的实时信息，由于智能设备端2附着于被监控目标5上，所以被监控目标5的实时信息能够被无人机端1拍摄，所述实时信息主要为所述被监控目标5的实时音像信息。所述实时信息经由智能设备端2上传至云端服务器3，监控端4连接云端服务器后从云端服务器下载所述实时信息。至此实现了对移动的被监控目标5的远程监控。

一种应用场景中，被监控目标5持续移动且频繁变换活动区域。本发明由搭载有拍摄模块的无人机端1对佩戴有智能设备端2的被监控目标5进行跟踪拍摄，以取代传统监控系统中固定或不可灵活移动的前端监视设备，从而实现了对移动被监控目标的监控。

如图2和图3所示，本发明提供的监控系统实现跟随飞行的方式为：无人机端内置的跟踪模块通过获取智能设备端和无人机端的位置信息，根据智能设备端和无人机端的位置信息，获取两者之间的相对位置，对比所述相对位置与预设值的大小，若不一致，则将差值信息发送至飞行控制模块，并基于所述差值信息将所述相对位置的大小调整无人机的飞行使所述相对位置大小为预设值。

具体的，根据智能设备端位置信息和无人机端位置信息确定智能设备端与无人机端之间的相对位置；其中，智能设备端的位置信息为(x₁，y₁，z₁)，无人机的位置信息为(x₂，y₂，z₂)。所述x₁，y₁，x₂，y₂具体可通过无人机端的定位传感器和智能设备端的气压传感器获得，所述z₁，z₂具体可通过气压传感器计算获得。所述相对位置包括智能设备端与无人机端之间的航向距离，航向角度和/或智能设备端与无人机之间的高度差；其中，根据航向距离，可以调整无人机与智能设备端之间的水平距离，实现智能设备端和无人机端之间的水平移动。根据航向角度，可以调整无人机的机头朝向，实际上是在控制无人机内拍摄装置的拍摄方向。这样当智能设备端的运动轨迹发生变化时，无人机端可以相应的调整拍摄装置的朝向，使拍摄装置可以一直锁定智能设备端。根据高度差，可以调整无人机端和智能设备端之间的高度，实现无人机的上坡运动和下坡运动。智能设备端和安装在无人机上的飞行控制模块共同组成无人机的飞行调整系统。所述飞行控制模块包括：控制器，用于根据所述智能设备端发出的智能设备端位置信息和无人机位置信息确定智能设备端与所述无人机之间的相对位置；根据所述无人机与所述智能设备端之间的相对位置，调整所述无人机端的飞行状态，使无人机与智能设备端之间的相对位置保持为预设值。其中，智能设备端可以是智能手表，也可以是智能手机或者智能指环等智能设备，其中，智能手表以及智能指环需要外置GPS定位模块，这样方便及时定位，而智能手机可以直接使用自身内置的GPS定位模块。智能设备端包括：第一定位传感器，用于确定智能设备端位置信息；第一气压传感器，用于确定智能设备端所在高度差气压信息；第一通信模块，用于将所述智能设备端位置信息和所述气压信息传输给所述飞行控制器。飞行控制模块，包括：第二定位传感器，用于确定无人机位置信息；第二气压传感器，用于确定无人机所在高度差气压信息；第二通信模块，用于接收所述智能设备端位置信息和所述气压信息。其中，所述相对位置包括智能设备端与无人机之间的航向距离，航向角度和/或智能设备端与无人机之间的高度差。

所述航向距离为：

$L=\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}}$

所述航向角度为：

$\mathrm{\θ}=tg\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}}$

所述高度差为：

h＝|z₁-z₂|

其中，(x₁，y₁，z₁)为智能设备端的位置信息，(x₂，y₂，z₂)为无人机的位置信息。所述控制器具体包括：水平移动控制器，当智能设备端和无人机之间的高度差为固定值时，控制无人机的飞行速度使得无人机与智能设备端之间的航向距离保持不变。上坡运动控制器，当智能设备端和无人机之间的高度差逐渐减小并小于第一预设高度差时，控制无人机的飞行高度差提升所述第一预设高度差。下坡运动控制器，当智能设备端和无人机之间的高度差逐渐增大并大于第二预设高度差时，控制无人机的飞行高度差以降低所述第二预设高度差。

图4示出了本发明监控系统的控制原理。监控端4通过云端服务器3发送第一指令信息至智能设备端2；智能设备端2接收所述第一指令信息，其内置的处理器模块基于所述第一指令信息的具体内容作出相应响应，当接收到的第一指令信息为信息上传指令时，则将实时信息上传至所述云端服务器，当接收到的第一指令信息为第一无人机飞行控制指令时，则将其转发至所述无人机端。其中，所述第一指令信息包括信息上传指令和第一无人机飞行控制指令；所述信息上传指令用于指示所述智能设备端将所述实时信息上传至所述云端服务器；所述第一无人机飞行控制指令，指示无人机停止跟随飞行，并按指示改变其飞行姿态、方向和速度。在未接收到所述信息上传指令时，则所述智能设备不进行所述实时信息的上传。

如图5，一种应用场景中，智能设备端2接受无人机端1传来的实时信息，但并不将其上传至云端服务器3，而仅将所述实时信息进行存储，当接受到监控端4通过云端服务器3发送的第一指令信息为信息上传指令时，再基于所述信息上传指令的指示将所存储的音像信息或正在接收的实时信息进行上传，从而降低智能设备端2所需发送的数据流量总量，节约监控系统中数据流量的传送成本，同时可在必要时调取所存储的实时信息，从而保证监控效果。

如图6，又一种应用场景中，监控端4通过云端服务器2发送至智能设备端2的第一指令信息为第一无人机飞行控制指令时，智能设备端2则将所述的第一无人机飞行控制指令通过内置的通信模块21直接转发至无人机端1，无人机端接收所述第一无人机飞行控制指令，并按指示作出相应的响应飞行动作，从而实现监控端4对无人机端1的远程控制。

如图7，又一种应用场景中，由于被监控目标5的操作，智能设备端2内置的指令信息生成模块23生成第二无人机飞行控制指令，所述第二无人机飞行控制指令经其内置的处理器模块22转发至其内置的通信模块21，而后发送至无人机端1，无人机端接收所述第一无人机飞行控制指令，并按指示作出相应的响应飞行动作，从而实现智能设备端2对无人机端1的控制。

优选的，如图8，监控端4通过云端服务器2发送所述第一无人机飞行控制指令至智能设备端2，而同时由于被监控目标5的操作，智能设备端2内置的指令信息生成模块23生成了第二无人机飞行控制指令，所述第一无人机飞行控制指令和所述第二无人机飞行控制指令均发送至智能设备端2内置的处理器模块22，这时处理器根据两种指令的来源作出判断，仅发送所述第一无人机飞行控制指令至通信模块21，而后发送至无人机端1。从而解决当监控端4的远程控制指令和智能设备端2生成的控制指令冲突时指令优先级的问题。

可选的，如图9，当智能设备端2接受到监控端4通过云端服务器2发送的第一无人机飞行控制指令时，智能设备端2内置的处理器模块22会将所述的指令信息生成模块23关闭，使第二无人机飞行控制指令无法生成，从而避免无人机飞行控制指令的冲突。

一种应用场景中，监控系统在一些情况下并不需要长时间处于启动状态，监控者也不需要一直紧盯监控设备，长时间获取被监控目标的实时信息；当被监控目标处于某一区域或某一范围时则不需要进行实时监控，而超出这一区域或范围时则需要对其进行监控，例如，需要被监控的老人和幼童，当他们在家时，监控系统不需要持续运行，而当他们走出家门时，则需要对其进行监控。监控端4在地图中预设安全区域，并通过云端服务器3将所述的预设区域发送至智能设备端2；智能设备端2将所述的安全区域发送至预警模块24；智能设备端2通过内置的第一定位传感器25获取其在所述地图中的位置信息，并将所述位置信息发送至预警模块24，预警模块将所述位置信息和所述安全区域进行对比，当智能设备端消失在所述安全区域时，预警模块生成预警指令和信息上传指令，并将所述预警指令由通信模块21经由云端服务器发送至监控端4，并同时将信息上传指令发送至处理器模块22，继而将此时的智能设备端的实施位置信息和从无人机端1接收到的实时音像信息上传至云端服务器3。通过这种在系统中预设安全区域的方式，实现本发明监控系统的预警功能和自动启动上传实时信息。

又一应用场景中，需要被监控的老人和幼童外出时，其常去位置一般均为安全区域，而监控者未必能够对这些区域一一熟知，则有可能无法将这些区域很好的预设出来，因此需要更科学的安全区域预设方法。如图10，本发明中，智能设备端通过内置的第一定位传感器获取被监控目标的出行路径，并将所述路径记录下来，在多次记录后则在存储器中存在多个出行路径，当出行路径足够多时，处理器模块可将这些出行路径在地图中进行累计叠加，并计算出出行时的活动高频区域和活动低频区域，并依据所述的活动高频区域和活动低频区域来对被监控目标的活动区域进行预设安全区域。

在另一应用场景中，无人机端处于待机状态时，其内部通信模块处于半启动状态，即仅可接受开启指令的状态。当需要被监控的老人和幼童外出时，可通过智能设备端发送开启指令，此时无人机端接收所述开启指令后，激活开闭单元，所述开闭单元启动所述无人机端内置的所有模块；而后，无人机端与智能设备端建立连接，并基于智能设备端设置的相对位置预设值进行飞行调整，使两者之间的相对距离为预设值大小，而后进入跟随飞行姿态。当不再需要无人机端继续跟随监控时，可通过所述智能设备端发送关闭指令至无人机端，所述无人机端接收所述关闭指令后，进入降落模式，其飞行高度逐渐下降，直至接触到支撑面后，开闭单元工作，关闭所述无人机端内置的除通信模块之外的所有模块，此时，无人机端进入待机状态。

如图11，本发明所提供的监控系统中，无人机端在跟随被监控目标飞行的过程中，还有自动避障的模块，通过以下方式实现：环境信息实时检测模块，采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块；障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物；避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策并发送至飞行控制模块，通过所述飞行控制模块实现无人机对周围障碍物的躲避。

具体的，环境信息实时检测模块，采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块阶段，可通过无人机机载的前进方向毫米波雷达、顶部超声波传感器和双目机器视觉系统获取无人机周围环境原始信息。将环境原始信息输入环境与障碍物数据分析处理模块，进行环境结构感知构建。环境结构感知构建就可通过模拟，构建出无人机周围的空间结构中的空间连通区域，基于得到的无人机周围环境，在避免与障碍物碰撞的前提下，得到的可用于飞行的空间连通区域，可以理解为三维空间中剔除障碍物所占的空间部分，剩余的可连通的空间。避障策略选择与决策。总体上分为两个级别的避障策略：简单避障策略和复杂避障策略。简单避障策略通过悬停和爬升越障的方式，处理障碍物避障。复杂避障主要是通过改变航线和动态航线规划的方式处理避障，这种方式是用于处理复杂障碍物的避障。

本发明实施例还提供了一种附着于被监控目标的便携式智能设备端，并且允许具有诸如参照本发明后续的介绍的结构。如图12所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该终端可以为包括手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑等任意终端设备，以终端为手机为例：

图12示出的是与本发明实施例提供的终端相关的手机的部分结构的框图。参考图12，手机包括：射频(Radio Frequency，RF)电路210、存储器220、输入单元230、显示单元240、传感器250、音频电路260、无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块270(也即WiFi芯片模组)、处理器模块280、以及电源290等部件。本领域技术人员可以理解，图12中示出的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图12对手机的各个构成部件进行具体的介绍：

RF电路210可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，给处理器模块280处理；另外，将设计上行的数据发送给基站。通常，RF电路210包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)、双工器等。此外，RF电路210还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(Global System of Mobile communication，GSM)、通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)、长期演进(Long Term Evolution，LTE)、电子邮件、短消息服务(Short Messaging Service，SMS)等。

存储器220可用于存储软件程序以及模块，处理器模块280通过运行存储在存储器220的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。存储器220可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器220可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

输入单元230可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元230可包括触控面板231以及其他输入设备232。触控面板231，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板231上或在触控面板231附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触控面板231可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器模块280，并能接收处理器模块280发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板231。除了触控面板231，输入单元230还可以包括其他输入设备232。具体地，其他输入设备232可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

显示单元240可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单。显示单元240可包括显示面板241，可选的，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板241。进一步的，触控面板231可覆盖显示面板241，当触控面板231检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器模块280以确定触摸事件的类型，随后处理器模块280根据触摸事件的类型在显示面板241上提供相应的视觉输出。虽然在图12中，触控面板231与显示面板241是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板231与显示面板241集成而实现手机的输入和输出功能。

手机还可包括至少一种传感器250，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板241的亮度，接近传感器可在手机移动到耳边时，关闭显示面板241和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于手机还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路260、扬声器261，传声器262可提供用户与手机之间的音频接口。音频电路260可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器261，由扬声器261转换为声音信号输出；另一方面，传声器262将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路260接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器模块280处理后，经RF电路210以发送给比如另一手机，或者将音频数据输出至存储器220以便进一步处理。

WiFi属于短距离无线传输技术，手机通过WiFi模块270可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图12示出了WiFi模块270，但是可以理解的是，其并不属于手机的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

处理器模块280是手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器220内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器220内的数据，执行手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器模块280可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器模块280可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器模块280中。

手机还包括给各个部件供电的电源290(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器模块280逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

尽管未示出，手机还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。

概括的说，本发明提供的技术方案概述如下：

A1、一种基于无人机的监控系统，其特征在于，包括：智能设备端，无人机端、云端服务器和监控端；

其中，所述智能设备端附着于被监控目标，内置第一通信模块和处理器模块；

所述无人机端与所述智能设备端连接，并内置跟踪模块用于使所述无人机端跟随所述智能设备端飞行，内置拍摄模块用于获取所述被监控目标及其周边环境的实时音像信息，内置第二通信模块用于与所述第一通信模块的信息通信；

所述智能设备端通过所述第一通信模块将所述被监控目标的实时信息上传至所述云端服务器，所述监控端从所述云端服务器获取所述实时信息。

A2、根据权利要求A1所述的监控系统，其特征在于，所述无人机端与所述智能设备端建立信任连接，基于此连接，所述跟踪模块获取所述智能设备端的位置信息，并基于所述无人机端的位置信息，计算得到所述无人机端与所述智能设备端的相对位置，并通过调整所述无人机端飞行的方式使所述相对位置为预设值。

A3、根据权利要求A2所述的监控系统，其特征在于，所述相对位置包括所述智能设备端与所述无人机端之间的航向距离，航向角度和/或所述智能设备端与所述无人机端的高度差；

所述航向距离为：

$L=\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}}$

所述航向角度为：

$\mathrm{\θ}=tg\frac{\left|y_1-y_2\right|}{\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}}$

所述高度差为：

h＝|z₁-z₂|

其中，(x₁，y₁，z₁)为所述智能设备端的位置信息，(x₂，y₂，z₂)为所述无人机端的位置信息；所述x₁，y₁，x₂，y₂通过定位传感器获得，所述z₁，z₂通过气压传感器获得。

A4、根据权利要求A3所述的监控系统，其特征在于，所述跟踪模块调整所述无人机端飞行的方式，包括：

当所述智能设备端和无人机之间的高度差为固定值时，控制无人机的飞行速度使得无人机与智能设备端之间的航向距离保持不变；

当所述智能设备端和无人机之间的高度差逐渐减小并小于第一预设高度差时，控制无人机的飞行高度差提升所述第一预设高度差；

当所述智能设备端和无人机之间的高度差逐渐增大并大于第二预设高度差时，控制无人机的飞行高度差提升所述第一预设高度差；

当所述智能设备端和无人机之间的高度差逐渐增大并大于第二预设高度差时，控制无人机的飞行高度差降低所述第二预设高度差。

A5、根据权利要求A2至A4任一项所述的无人机跟踪方法，其特征在于：当所述智能设备端移动速度超过预设范围时，所述无人机依据获取到的所述智能设备端实时移动速度数据，调整所述无人机速度，以使所述无人机与所述智能设备端之间的距离在预定距离范围内。

A6、根据权利要求A1所述的监控系统，其特征在于，所述智能设备端内置指令信息生成模块，用于生成第二指令信息，所述第二指令信息用于指示无人机改变其飞行姿态、方向和速度。

A7、根据权利要求A6所述的监控系统，其特征在于，所述监控端通过所述云端服务器发送第一指令信息至所述智能设备端。

A8、根据权利要求A7所述的监控系统，其特征在于：

所述第一指令信息包括信息上传指令和第一无人机飞行控制指令；

所述信息上传指令用于指示所述智能设备端将所述实时信息上传至所述云端服务器；

所述第一无人机飞行控制指令，指示无人机停止跟随飞行，并按指示改变其飞行姿态、方向和速度；

所述第二指令信息为第二无人机飞行控制指令，指示无人机停止跟随飞行，并按指示改变其飞行姿态、方向和速度。

A9、根据权利要求A8所述的监控系统，其特征在于，所述智能设备端还包括判断模块，当接收所述第一指令信息时，判断所述第一指令信息的指令类型后，基于所判断的所述指令类型作出相应响应：当接收到所述信息上传指令时则将所述实时信息上传至所述云端服务器，当接收到所述无人机飞行控制指令时则将其发送至所述无人机端。

A10、根据权利要求A8所述的监控系统，其特征在于，所述第一无人机飞行控制指令相对于所述第二无人机飞行控制指令具有更高的优先级。

A11、根据权利要求A8所述的监控系统，其特征在于，当所述智能设备端接收到所述第一无人机飞行控制指令时，所述第二指令信息生成模块失效。

A12、根据权利要求A1所述的监控系统，其特征在于，所述智能设备端还内置有：

第一定位传感器，用于获取所述智能设备端的实施位置信息；

存储器，用于存储所述实时信息；

预警模块，用于生成预警信息。

A13、根据权利要求A12所述的监控系统，其特征在于，所述实时信息包括所述实时位置信息和所述实时音像信息。

A14、根据权利要求A13所述的监控系统，其特征在于，所述监控端设定预设区域并通过所述云端服务器与所述智能设备端进行同步，当所述被监控目标出现在所述预设区域内时，所述智能设备端自动上传所述被监控目标的实时信息至所述云端服务器，同时生成所述预警信息并通过所述云端服务器发送至所述监控端。

A15、根据权利要求A13所述的监控系统，其特征在于，所述监控端设定预设区域并通过所述云端服务器与所述智能设备端进行同步，当所述被监控目标未在所述预设区域内时，所述智能设备端自动上传所述被监控目标的实时信息至所述云端服务器，同时生成所述预警信息并通过所述云端服务器发送至所述监控端。

A16、根据权利要求A13所述的监控系统，其特征在于，所述智能设备端记录所述被监控目标的位置轨迹信息，并根据累积的记录结果将所述被监控目标的活动区域划分为活动高频区和活动低频区。

A17、根据权利要求A16所述的监控系统，其特征在于，当所述被监控目标出现在所述活动低频区或消失在所述活动高频区时，所述智能设备端自动上传所述被监控目标的实时信息至所述云端服务器，同时生成所述预警信息并通过所述云端服务器发送至所述监控端。

A18、根据权利要求A13至A17的任一权利要求所述的监控系统，其特征在于，所述处理器模块获取来自所述第一定位传感器的所述实施位置信息，并仅在接收到所述预警信息时，将所述实施位置信息通过所述云端服务器发送至所述监控端。

A19、根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，还包括开闭单元，用于开启和关闭所述无人机端，当所述无人机端接收到开启指令后，即进入开启程序，当所述无人机端被关闭后，则进入关闭程序。

A20、根据权利要求A19所述的监控系统，其特征在于，所述开启程序为：接受开启指令；激活无人机端所有模块；调整所述智能设备端和所述无人机端的相对位置大小至预设值；进入跟随飞行模式。

A21、根据权利要求A19所述的监控系统，其特征在于，所述关闭程序为：接受关闭指令；进入降落程序；关闭无人机端内置的除所述第二通信模块外的所有模块。

A22、根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，还包括避障模块，设于所属无人机端内部，其包括：环境信息实时检测模块，采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块；障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物；避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策并发送至飞行控制模块，通过所述飞行控制模块实现无人机对周围障碍物的躲避。

A23、一种跟随被监控目标飞行的无人机，其特征在于包括：跟踪模块用于实现无人机端的跟随飞行；拍摄模块用于获取所述被监控目标及其周边环境的实时音像信息；第二通信模块用于指令接受和信息发送；第二定位传感器和第二气压传感器用于获取所述无人机端的位置信息；飞行控制模块用于无人机飞行姿态、速度、方向、距离的控制及调整。

A24、一种附着于被监控目标的便携式智能设备端，其特征在于包括：

无线保真模块，用于接入通信网络；

触敏显示器，用于显示界面，实现人机交互；

第一通信模块、处理器模块、预警模块、指令信息生成模块、第一定位传感器和第一气压传感器；

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行；

所述一个或多个程序用于驱动所述一个或多个处理器构造用于执行权利要求A1至A22中任意一项中所述的模块。

以上对本发明所提供的系统方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，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。