一种民用无人机飞行管制系统的制作方法

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种民用无人机飞行管制系统。

背景技术：

随着技术的迅猛发展，无人机技术已经逐渐成熟。无人机的应用也从军事应用领域逐渐向民用领域渗透。与车辆和载人飞机一样，民用无人机作为一种通用运载工具，在其执行任务时同样对其周边设施和人员具有潜在的威胁性，这除了与飞行器本身飞行稳定性良莠不齐有关外，还与飞手缺乏相关飞行安全知识和飞行经验，更重要的是，飞行器本身也缺乏能够向空管部门实时上报自身位置的设备，致使军民航空管部门不能监控其飞行情况。而且在发展迅速的无人机领域，暂时对民用无人机实行的管控措施还尚不能与成熟的车辆或载人飞机的管控措施一样成熟。

无人机飞行管制涉及无人机在隔离空域飞行，无人机在融合空域飞行的内容。主要针对民用无人机，将包括无人机飞行计划如何申报，申报应具备哪些条件，以及在哪些空域里可以飞行。无人机的飞行不存在航线一说，只是划设一块区域，让无人机在区域内作业。这意味着民用无人机飞行合法化向前迈进一步，对打开无人机市场有重要意义。

目前民用无人机的市场发展急需有一套成熟完善的管控系统的出现，来规划管理无人机的安全使用，市场的需求已经进入成熟阶段。本系统将融合网络传输及大数据处理、无人机控制和控制盒应用端软件设计等领域的各项技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种民用无人机飞行管制系统，克用于服现有技术的缺点。本发明针对目前大批涌入市场的小型无人机为对象，开发出低成本、高性能的民用无人机管制系统，以解决现阶段民用无人机实行的管控措施不完备的问题。

一种民用无人机飞行管制系统，包括飞行管制基站、飞行控制服务器和应用端申报系统，所述飞行控制服务器是飞行管制基站与无人机的中间载体，所述应用端申报系统中包括申报客户端，所述申报客户端安装在电脑、平板或移动通讯设备上，并且申报客户端能够通过usb、wifi或4g网络连接飞行控制服务器；

所述飞行控制服务器中包含通信系统模块，所述通信系统模块使用北斗报文系统、4g或3g网络模块作为通信载体，飞行控制服务器与飞行管制基站之间采用多频多段通信连接方式进行通讯，所述应用端申报系统用于处理无人机注册和飞行申报，并将无人机注册和飞行申报信息传输给飞行控制服务器，飞行控制服务器收到申报信息后，将申报信息储存并通过通信系统模块上传至飞行管制基站，由飞行管制基站进行申报信息审核处理，飞行管制基站审核处理结束后，若通过注册或同意飞行，则将反馈信息发送给飞行控制服务器，飞行控制服务器接收到飞行管制基站的反馈信息后，对反馈信息进行存储，并将信息发送至应用端申报系统；

应用端申报系统收到反馈信息后，无人机即可起飞，在无人机飞行期间飞行控制服务器将飞行信息实时上传至飞行管制基站，飞行管制基站则对飞行器进行实时监控，若飞行器超出规定的飞行权限，飞行管制基站则通过飞行控制服务器对应用端申报系统发送警告信息，若警告解除则飞行管制基站向飞行控制服务器发送警告解除信号，若飞行控制服务器在规定时间内未收到警告解除信号，则控制盒向飞行控制系统发送终止指令强制无人机返航，并在返航着陆后对飞行控制系统发送锁定信息。

优选的，述控制服务器包括中央处理器、定位系统模块、通信系统模块以及数据存储模块，所述通信系统模块以北斗报文系统或4g网络模块作为通信载体，所述定位系统模块选择北斗卫星导航系统，所述数据存储模块采用fsmc接口实现对flash模块进行高速读写。

优选的，所述飞行管制基站的服务器给每架注册成功的无人机分配一对私匙和公匙，所述私匙与公匙一一对应，且私匙固化写入飞行控制服务器，所述私匙为所属无人机的身份的唯一标志，可在鉴权过程中识别用户身份和优先级别，所述飞行管制基站在数字签名时，接收方在收到签名及其原始消息后，会按照消息原文再生成一次摘要，然后与用公匙解密的摘要进行对比验证，所述空中管制平台可通过第三方通信来实时获取飞行管控信息及制定飞行优先等级。

优选的，所述应用端申报系统用户在飞行信息发送区输入此次飞行的飞行时间段、飞行区域、飞行责任人编号、无人机编号，飞行管制基站在接收到用户的飞行请求后审核申请要求，审核后由空中管制平台反馈审核结果，为通过或者不通过，审核信息通过无线传回飞行控制服务器并在应用端申报系统的空中管制信息接受区界面显示，若飞行被禁止，向空中管制信息界面发送错误编号，飞行申请人员可对照查找飞行禁止理由，当飞行申请获得通过，飞行申请人则必须在指纹识别区按下指纹进行激活，接着飞行控制服务器等待接收空中管制平台解锁信息，飞行控制服务器接收到解锁信息后，向飞行申请人员发送解锁信号，允许飞行，同时飞行控制服务器实时将飞行信息上传至飞行管制基站，如果飞行申请人未在规定时间内进行激活，则空中管制平台将视申请人自动放弃。

本发明的优点在于：飞行控制服务器实现空地一体化功能，除了完成飞行申报功能之外，在飞行过程中实时向飞行管制基站汇报飞行信息，紧急情况下，通过向飞行控制服务器发送警告或终止飞行指令，迫使无人机紧急迫降；应用端申报系统可以在笔记本电脑、平板电脑及智能手机多种平台上运行，可通过usb、wifi、4g连接飞行控制服务器，并通过飞行控制服务器向飞行管制基站飞行内容，包括飞行区域、飞行时间、飞机编号、操纵员id等必要信息，并通过飞行控制服务接收远程控制平台返回的审批结果。

本发明设计的民用无人机空中管制系统，其在申报、审批及执行飞行任务时，整个过程控制在1min以内，能够保障客户在短时间内获得飞行授权，系统可以根据申报内容直接进行审批，还可以根据安全等级不同通过第三方接口与民航、气象、公安等部门进行数据交换来对飞行内容进行审核，飞行管制基站一方面将申请及审批内容备案，同时还将飞行控制服务传送回来的实际飞行数据进行解析记录，且本系统使用已经很成熟的ssl/tls和https对网络连接进行加密，从而保护数据传输安全，其加密算法采用tripledes来加密传输的机密数据，rsa算法来加密tripledes的密匙，该系统因为特定的签名信息只能由某个飞行控制服务通过私匙进行签名，而不能由任何其他方法实现，因此无人机无法否认经过自己签名的信息。

该民用无人机飞行管制系统一方面可以使无人机在民间的使用步入正轨，更快的推动无人机的发展应用，同时也可以避免出现一些不必要的事故，可以使民用无人机的推广更加正规化。

附图说明

图1为本发明中无人机注册飞行申报流程图；

图2为本发明中无人机飞行管制流程图；

图3为本发明应用端申报系统示意图；

图4为本发明飞行控制服务器硬件系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

如图1至图4所示，一种民用无人机飞行管制系统，包括飞行管制基站、飞行控制服务器和应用端申报系统，所述飞行控制服务器是飞行管制基站与无人机的中间载体，所述应用端申报系统中包括申报客户端，所述申报客户端安装在电脑、平板或移动通讯设备上，并且申报客户端能够通过usb、wifi或4g网络连接飞行控制服务器；

所述飞行控制服务器中包含通信系统模块，所述通信系统模块使用北斗报文系统、4g或3g网络模块作为通信载体，飞行控制服务器与飞行管制基站之间采用多频多段通信连接方式进行通讯，所述应用端申报系统用于处理无人机注册和飞行申报，并将无人机注册和飞行申报信息传输给飞行控制服务器，飞行控制服务器收到申报信息后，将申报信息储存并通过通信系统模块上传至飞行管制基站，由飞行管制基站进行申报信息审核处理，飞行管制基站审核处理结束后，若通过注册或同意飞行，则将反馈信息发送给飞行控制服务器，飞行控制服务器接收到飞行管制基站的反馈信息后，对反馈信息进行存储，并将信息发送至应用端申报系统；

应用端申报系统收到反馈信息后，无人机即可起飞，在无人机飞行期间飞行控制服务器将飞行信息实时上传至飞行管制基站，飞行管制基站则对飞行器进行实时监控，若飞行器超出规定的飞行权限，飞行管制基站则通过飞行控制服务器对应用端申报系统发送警告信息，若警告解除则飞行管制基站向飞行控制服务器发送警告解除信号，若飞行控制服务器在规定时间内未收到警告解除信号，则控制盒向飞行控制系统发送终止指令强制无人机返航，并在返航着陆后对飞行控制系统发送锁定信息。

本系统在无人机申报、审批及执行飞行任务时，整个过程控制在1min以内，能够保障客户在短时间内获得飞行授权，系统可以根据申报内容直接进行审批，还可以根据安全等级不同通过第三方接口与民航、气象、公安等部门进行数据交换来对飞行内容进行审核，飞行管制基站一方面将申请及审批内容备案，同时还将飞行控制服务器传送回来的实际飞行数据进行解析记录。

实施例二：

一种民用无人机飞行管制系统，其特征在于，包括飞行管制基站、飞行控制服务器和应用端申报系统，所述飞行控制服务器是飞行管制基站与无人机的中间载体，所述应用端申报系统中包括申报客户端，所述申报客户端安装在电脑、平板或移动通讯设备上，并且申报客户端能够通过usb、wifi或4g网络连接飞行控制服务器；

所述飞行控制服务器中包含通信系统模块，所述通信系统模块使用北斗报文系统、4g或3g网络模块作为通信载体，飞行控制服务器与飞行管制基站之间采用多频多段通信连接方式进行通讯，所述应用端申报系统用于处理无人机注册和飞行申报，并将无人机注册和飞行申报信息传输给飞行控制服务器，飞行控制服务器收到申报信息后，将申报信息储存并通过通信系统模块上传至飞行管制基站，由飞行管制基站进行申报信息审核处理，飞行管制基站审核处理结束后，若通过注册或同意飞行，则将反馈信息发送给飞行控制服务器，飞行控制服务器接收到飞行管制基站的反馈信息后，对反馈信息进行存储，并将信息发送至应用端申报系统；

应用端申报系统收到反馈信息后，无人机即可起飞，在无人机飞行期间飞行控制服务器将飞行信息实时上传至飞行管制基站，飞行管制基站则对飞行器进行实时监控，若飞行器超出规定的飞行权限，飞行管制基站则通过飞行控制服务器对应用端申报系统发送警告信息，若警告解除则飞行管制基站向飞行控制服务器发送警告解除信号，若飞行控制服务器在规定时间内未收到警告解除信号，则控制盒向飞行控制系统发送终止指令强制无人机返航，并在返航着陆后对飞行控制系统发送锁定信息。

所述控制服务器包括中央处理器、定位系统模块、通信系统模块以及数据存储模块，所述通信系统模块以北斗报文系统或4g网络模块作为通信载体，所述定位系统模块选择北斗卫星导航系统，所述数据存储模块采用fsmc接口实现对flash模块进行高速读写。

所述飞行管制基站的服务器给每架注册成功的无人机分配一对私匙和公匙，所述私匙与公匙一一对应，且私匙固化写入飞行控制服务器，所述私匙为所属无人机的身份的唯一标志，可在鉴权过程中识别用户身份和优先级别，所述飞行管制基站在数字签名时，接收方在收到签名及其原始消息后，会按照消息原文再生成一次摘要，然后与用公匙解密的摘要进行对比验证，所述空中管制平台可通过第三方通信来实时获取飞行管控信息及制定飞行优先等级。

所述应用端申报系统用户在飞行信息发送区输入此次飞行的飞行时间段、飞行区域、飞行责任人编号、无人机编号，飞行管制基站在接收到用户的飞行请求后审核申请要求，审核后由空中管制平台反馈审核结果，为通过或者不通过，审核信息通过无线传回飞行控制服务器并在应用端申报系统的空中管制信息接受区界面显示，若飞行被禁止，向空中管制信息界面发送错误编号，飞行申请人员可对照查找飞行禁止理由，当飞行申请获得通过，飞行申请人则必须在指纹识别区按下指纹进行激活，接着飞行控制服务器等待接收空中管制平台解锁信息，飞行控制服务器接收到解锁信息后，向飞行申请人员发送解锁信号，允许飞行，同时飞行控制服务器实时将飞行信息上传至飞行管制基站，如果飞行申请人未在规定时间内进行激活，则空中管制平台将视申请人自动放弃。

本系统使用已经很成熟的ssl/tls和https对网络连接进行加密，从而保护数据传输安全，其加密算法采用tripledes来加密传输的机密数据，rsa算法来加密tripledes的密匙，该系统因为特定的签名信息只能由某个飞行控制服务器通过私匙进行签名，而不能由任何其他方法实现，因此无人机无法否认经过自己签名的信息。

具体实施方式及原理：

整个系统在模块初始化部分，要分别对串口接收模块、通信模块和存储模块进行初始化，初始化完成后随即等待接收应用端申报系统的申报信息，如果接收到申报信息，将申报信息通过通信模块上传至飞行管制基站，随后等待接收飞行管制基站的反馈信息，飞行管制基站对申报信息处理审批后发给飞行控制服务器，飞行控制服务器接收到飞行管制基站的反馈信息后，对信息进行存储，并将信息发送至应用端申报系统，接着飞行控制服务器等待飞行管制基站发送解锁信号，如果飞行管制基站审批通过，则飞行控制服务器对应用端申报系统发出解锁命令，允许飞行器起飞，飞行器起飞后，飞行控制服务器会对飞行信息进行记录，并实时上传至飞行管制基站，飞行管制基站会对飞行器进行实时监控，如果飞行器超出了规定的飞行权限，飞行管制基站会对飞行控制服务器发送警告信息，如果飞行控制服务器在规定时间内没有收到警告解除信号，则飞行控制服务器向飞行器发送强制返航信息，并在返航着陆后对飞行器发送锁定信息。

基于上述，本发明实现空地一体化功能，飞行控制服务器实现空地一体化功能，除了完成飞行申报功能之外，在飞行过程中实时向飞行管制基站汇报飞行信息，紧急情况下，通过向飞行控制服务器发送警告或终止飞行指令，迫使无人机紧急迫降；应用端申报系统可以在笔记本电脑、平板电脑及智能手机多种平台上运行，可通过usb、wifi、4g连接飞行控制服务器，并通过飞行控制服务器向飞行管制基站飞行内容，包括飞行区域、飞行时间、飞机编号、操纵员id等必要信息，并通过飞行控制服务接收远程控制平台返回的审批结果。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。