人机机载系统将根据应急回收程序的预定航迹的最后更新自动驾驶无人机直至安全降落。
[0069]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:包括地面系统，所述机载自主监视及报警系统集成在无人机机载系统中，所述地面系统与无人机通过空地C2数据链通讯； 所述地面系统提供图形化用户界面以显示无人机的报警信息和自主控制指令，同时供地面操作人员集成及编辑更新的安全约束条件，并根据更新的安全约束条件修改和优化无人机应急回收程序的预定航迹； 所述机载自主监视及报警系统中设置有机载数据库，所述机载数据库构造无人机的安全边界； 所述机载自主监视及报警系统还包括数据接口，所述数据接口通过空地C2数据链上传更新的实时安全约束条件以及随之更新的应急回收程序的预定航迹； 无人机通过所述机载数据库中存储的安全边界数据，根据危险程度触发不同等级的报警信息以及自主控制指令，并通过空地C2数据链实时下传到地面系统及操作人员。2.根据权利要求1所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:无人机机载系统还集成有GPS接收机、机载感知规避系统、机载防撞系统和机载气象避让系统， 所述机载自主监视及报警系统与所述GPS接收机、所述机载感知规避系统、所述机载防撞系统和所述机载气象避让系统数据连接。3.根据权利要求2所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:所述机载数据库包括导航数据库、地形/障碍物数据库、气象数据库、速度监测数据库和通讯数据库中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:当所述机载数据库包括导航数据库时，所述导航数据库中存储有无人机的空域限制规则，所述空域限制规则包含无人机飞行的真高上限、水平边界以及垂直和横向边界，当无人机的预计航迹接近用户设置的空域边界时，将根据预先设定的阀值触发相应的报警信息以及自主控制指令； 当所述机载数据库包括地形/障碍物数据库时，所述地形/障碍物数据库中存储有无人机的地形及障碍物避让规则，当无人机的预计航迹接近地形及障碍物时，将根据预先设定的阀值触发相应的报警信息以及自主控制指令； 建立在该规则之上的逻辑控制预留有与无人机中机载实体障碍避让系统相融合的接P; 当所述机载数据库包括气象数据库时，所述气象数据库中存储有无人机的气象限制边界，当无人机的预计航迹接近用户设置的气象限制边界时，将根据预先设定的阀值触发相应的报警信息以及自主控制指令； 建立在该规则之上的逻辑控制应预留有与无人机中机载气象避让系统相融合的接口；当所述机载数据库包括速度监测数据库时，当无人机的地速或修正空速接近速度上限时，将根据预先设定的阀值触发相应的报警信息以及自主控制指令； 当所述机载数据库包括通讯数据库时，综合所述通讯数据库和空地C2数据链和GPS系统工作状态的实时监测判定空地C2数据链或GPS是否有效； 当判定空地C2数据链或GPS无效时，将根据预先设定的时间阀值触发相应的报警信息以及自主控制指令； 当判定GPS临时失效时，将通过地面操作人员或自动操纵驾驶无人机飞行到安全航点，并确保整个航迹在安全边界内。当判定GPS为永久失效时，将通过地面操作人员或自动操纵驾驶无人机按照应急回收程序的预定航迹紧急降落到安全着陆点，并确保整个航迹在安全边界内； 当空地C2数据链失效时，启动自动操纵以确保无人机在安全边界内飞行。5.根据权利要求1或2或3所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:通过所述机载自主监视及报警系统中设置的多个机载数据库，构造无人机的多维度安全边界。6.根据权利要求1所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:所述地面系统能够根据安全约束条件的不同类别提供自动与手动模式将更新的安全约束条件和应急回收程序的预定航迹通过空地C2数据链上传到机载自主监视和报警系统。7.根据权利要求1所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统，其特征在于:所述地面系统还提供地面操作人员启动自动操纵及语音告警的功能;所述地面系统还包括接口单元，所述地面系统通过所述接口单元连接有空管系统、无人机云系统以及航空服务系统以获取或更新无人机安全约束条件。8.一种无人机安全运营的机载自主监视及报警方法，其特征在于:该方法采用权利要求I至7任一项所述的无人机安全运营的机载自主监视及报警系统； 无人机起飞前通过地面系统的图形化用户界面获取从空管系统和/或无人机云系统提供的安全约束更新，并根据安全约束条件的不同类别设置自动与手动的更新模式； 无人机起飞前将当前的安全约束条件通过空地C2数据链上传到机载自主监视及报警系统;机载自主监视及报警系统根据上传的安全约束条件配置虚拟围栏的安全边界的初始状态； 无人机起飞后，每有安全约束条件更新时地面系统将相应重新设置应急回收程序的预定航迹，并将更新的安全约束条件和应急回收程序的预定航迹通过空地C2数据链上传到机载自主监视及报警系统;机载自主监视及报警系统根据更新的安全约束条件重新配置虚拟围栏的安全边界； 无人机机载系统对无人机的飞行状态进行实时监控，并根据其控制算法在不同的阀值触发相应的报警信息以及自主控制指令;报警信息和自主控制指令，通过空地C2数据链下传到地面系统。9.根据权利要求8所述的一种无人机安全运营的机载自主监视及报警方法，其特征在于:当突然出现视距阻挡造成地面操作人员暂时失去了无人机飞行状态的态势感知时，地面操作人员可通过空地C2数据链立即启动机载自主监视及报警系统的自动操纵功能;该无人机机载系统可自动驾驶无人机并确保无人机在虚拟围栏设置的安全边界内运营。10.根据权利要求8所述的一种无人机安全运营的机载自主监视及报警方法，其特征在于:如果在一定的时间阀值内该无人机机载系统没有收到任何后续控制指令将锁定自动操纵模式并启动应急回收程序;该无人机机载系统将根据应急回收程序的预定航迹的最后更新自动驾驶无人机直至安全降落。
【专利摘要】本发明涉及无人机安全运营的机载自主监视及报警系统和方法，包括地面系统，所述地面系统与无人机通过空地C2数据链通讯；该系统中设置有机载数据库，所述机载数据库构造无人机的安全边界；该系统还包括数据接口，所述数据接口通过空地C2数据链上传更新的实时安全约束条件以及随之更新的应急回收程序的预定航迹；无人机通过所述机载数据库中存储的安全边界数据，根据危险程度触发不同等级的报警信息以及自主控制指令，并通过空地C2数据链实时下传到地面系统及操作人员。本发明根据安全约束条件和规则构造多维度的“虚拟围栏”，对飞行状态进行实时监控并在危险状况触发时提供相应告警，以确保无人机在安全边界内飞行。
【IPC分类】G08G5/04, G08G5/00
【公开号】CN105575188
【申请号】CN201610127950
【发明人】丁元沅
【申请人】丁元沅
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月7日