用于产生可视边界的光束产生装置、电子边界系统及方法
【技术领域】
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[0001]本发明主要涉及无人飞行器领域，尤其涉及一种用于产生可视边界的光束产生装置、电子边界系统及方法。
【背景技术】
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[0002]无人驾驶飞机，简称无人飞行器(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念飞行装备，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低、起飞无需跑道或其它辅助设备等优点。无人飞行器通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能等，且目前，无人飞行器的使用范围已扩宽至军事、科研、民用三大领域，并应用甚广。
[0003]然而，尽管现有无人飞行器可实现长时间、长距离的目标检测或者目标跟踪等操作，但是由于其飞行区域可能并没有进行详细的设定，从而致使该无人飞行器在飞行时可能会存在安全隐患。例如，当无人飞行器进入机场或民航线路时，可能会导致航空安全事故的发生;或当无人飞行器进入一些私人区域等非检测区域时，可能会引起该区域的人的反感或造成人身安全问题。为此，如何快速设定飞行区域、预先设定禁飞区域，并实时监控无人飞行器的飞行路线避免其进入禁飞区域是紧急需要处理的问题。
[0004]现有技术中，曾提出在地面控制系统中设置一监控单元，该监控单元中预先存储有飞行区域的边界值，并通过比较无人飞行器的位置与上述边界值之间的关系而判断上述无人飞行器是否超越上述飞行区域，若判断上述无人飞行器已超过上述飞行区域，则向所述无人飞行器输出相应的报警信号。但是，上述技术方案中，当无人飞行器距离地面控制系统较远时信号过于衰弱、或者当无人飞行器与地面控制系统之间的信号传输受到干扰时，容易出现上述无人飞行器定位信息无法及时传递至地面控制系统以致上述边界监控功能无法完成，则此时无人飞行器会超越预设的安全范围，而与地面控制系统之间失联。
[0005]因此，本申请人基于上述的技术问题已经提出了一种使用电子边界装置来灵活的为无人飞行器的飞行活动设置边界，从而方便的建立一个禁飞区域(保护区域)或者一个允许飞行的场地的专利申请，在此专利申请的基础上，本申请人发现还存在一个技术问题:虽然物理上存在电子边界，但是这种电子边界完全基于无线信号，是不可见的。这种不可视的电子边界技术，给围观群众、甚至操作人员本身都带来了困扰。例如可能有群众并不知道电子边界的存在，从而闯入了本来设计给无人飞行器活动的飞行场地，从而导致了潜在的风险与威胁。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于提供一种用于产生可视边界的光束产生装置、电子边界系统及方法，建立无人飞行器的飞行区域的可视边界，从而使得围观群众或者操作人员可以直观的看到飞行区域或者禁飞区域的的边界。
[0007]具体地，本发明主要提供以下技术方案:
[0008]—种用于产生可视边界的光束产生装置，包括:至少一光源设备，其设置于电子边界装置上，其中所述电子边界装置用于设定无人飞行器的飞行区域，所述电子边界装置独立于所述无人飞行器而设置，且所述无人飞行器的飞行区域基于所述电子边界装置的位置信息而确定;所述光源设备发射用于提示所述飞行区域的范围的可见光光束。
[0009]进一步地，所述光源设备包括光源和所述光源的光路上置有的镜结构。
[0010]进一步地，所述光源设备包括射灯和/或激光器。
[0011]进一步地，所述光源设备为多个，该多个光源设备分别设置于多个电子边界装置上，并且以该多个电子边界装置为角形成的多边形区域设置所述无人飞行器的飞行区域。
[0012]进一步地，所述多个光源设备向上方发射所述可见光光束，该多个向上的可见光光束用于提示所述多边形区域的边界。
[0013]进一步地，所述多个光源设备中的任一光源设备向与其相邻的两个电子边界装置相对的第一方向和第二方向分别发射所述可见光光束，所述可见光光束形成可见光栅栏用于提示所述多边形区域的边界。
[0014]进一步地，所述可见光光束为扇形或者平行光。
[0015]进一步地，所述光源设备包括光源和外罩，其设置于所述电子边界装置的顶端，向斜下方向发射所述可见光光束，投影到地面形成所述无人飞行器的飞行区域的可视边界。
[0016]本发明还提供具有可视边界的电子边界系统，包括上述任一所述的光束产生装置、电子边界装置、至少一个无人飞行器以及地面控制系统，其中，所述电子边界系统还包括:接收所述电子边界装置的位置信息的控制单元，且所述控制单元基于所述电子边界装置的位置信息而确定所述无人飞行器的飞行区域；与所述控制单元相连接的判断单元，且所述判断单元根据所述无人飞行器与所述电子边界装置之间的位置关系判断所述无人飞行器是否位于所述飞行区域。
[0017]此外，本发明还提供用于产生可视边界的光束产生方法，包括以下步骤:在电子边界装置上设置至少一光源设备；在预定位置上放置至少一个所述电子边界装置，且基于所述电子边界装置的位置信息确定所述无人飞行器的飞行区域;根据所述无人飞行器的飞行区域，利用所述光源设备发射用于提示所述飞行区域的范围的可见光光束。
[0018]采用上述技术方案，通过在每个电子边界装置上设计能够向设定方向发射可见光束的光源设备，建立无人飞行器的飞行区域的可视边界，从而使得围观群众或者操作人员可以直观的看到飞行区域或者禁飞区域的的边界，避免在不知情的情况下闯入飞行场地或者误操作飞入禁飞区域，从而提高了无人飞行器的飞行安全性。其中所述电子边界装置可快速设定无人飞行器的飞行区域、并根据无人飞行器的具体飞行路线而放置、且在无人飞行器的输出信号衰弱时亦能实时监控无人飞行器的飞行路径是否超越预设区域。
【附图说明】
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[0019]图1a为本发明实施例一具有可视边界的电子边界系统的基本组成示意图；
[0020]图1b为本实施例的电子边界装置的基本组成示意图；
[0021]图2为本发明实施例一用于产生可视边界的光束产生装置的基本组成示意图；
[0022]图3为本发明实施例二用于产生可视边界的光束产生装置的示意图；
[0023]图4为本发明实施例三用于产生可视边界的光束产生装置的示意图；
[0024]图5为基于图4所示的光束产生装置的侧方发射扇状光束的基本原理示意图；
[0025]图6为基于图4所示的光束产生装置的侧方发射平行光束的基本原理示意图；
[0026]图7为本发明实施例四三个电子边界装置组合使用的用于产生可视边界的光束产生装置的示意图；
[0027]图8为本发明实施例五四个电子边界装置组合使用的用于产生可视边界的光束产生装置的示意图；
[0028]图9为本发明实施例六用于产生可视边界的光束产生方法的流程图。
[0029]符号说明:10电子边界装置，101通信单元，102定位单元，103控制单元，104判断单元，201光源设备，20地面控制系统，30无人飞行器，X、Y飞行区域，X1、Yl飞行安全区域，X2、Y2预警区域，X3、Y3限飞区域。
【具体实施方式】
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[0030]本发明的主要技术方案是:提供一种用于产生可视边界的光束产生装置，包括:至少一光源设备，其设置于电子边界装置上，其中所述电子边界装置用于设定无人飞行器的飞行区域，所述电子边界装置独立于所述无人飞行器而设置，且所述无人飞行器的飞行区域基于所述电子边界装置的位置信息而确定;所述光源设备发射用于提示所述飞行区域的范围的可见光光束。其中通过在该电子边界装置上设置光源设备，该光源设备发射的可见光光束可以用于提示基于电子边界装置的放置位置而确定的无人飞行器的飞行区域的边界，避免围观群众或者操作人员由于不清楚电子边界的存在或者界限而导致的无人飞行器的飞行安全问题。
[0031]以下通过具体的实施例的描述对本发明的技术方案作出全面的、详细的描述。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释。
[0032]实施例一:
[0033]图1a为本发明实施例一具有可视边界的电子边界系统的基本组成示意图；图1b为本实施例的电子边界装置的基本组成示意图。
[0034]如图1a所示，该电子边界系统包括一个电子边界装置10、一个或多个无人飞行器30以及地面控制系统20，且上述电子边界装置10独立于上述无人飞行器30或地面控制系统20而设置，换句话说，上述电子边界装置10可根据具体需求而随意移动至任意位置上，且上述电子边界装置可放置在预定位置以确定上述飞行区域。此外，本实施例中，上述无人飞行器30的飞行区域基于上述电子边界装置10的位置信息而确定。其中，如图1a所示，上述电子边界装置10、上述无人飞行器30以及地面控制系统彼此之间均可以进行通信交互。
[0035]其中，上述无人飞行器30上除了设有与电子边界装置10或地面控制系统20进行通信的通信模块外，还设有可用于获取其位置信息的定位模块。具体地，上述定位模块可为本领域常用的GPS模块、无线信号模块等。
[0036]为了能够快速设定上述无人飞行器30的飞行区域边界，并及时对无人飞行器30的飞行状况进行监控，上述电子边界系统还可以包括:控制单元，其可接收上述电子边界装置10的位置信息，并基于该位置信息而确定上述无人飞行器30的飞行区域，明确上述飞行区域的边界阈值;判断单元，与上述控制单元相连接，且其根据上述无人飞行器30的位置信息与上述电子边界装置10的位置信息而判断上述无人飞行器30是否处于飞行区域中。
[0037]上述控制单元和判断单元可设置在上述电子边界装置10或无人飞行器30或地面控制系统20中。为了保证在无人飞行器与地面控制