本發(fā)明涉及無人機飛行器控制技術領域，尤其涉及一種無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法。

背景技術：

無人機控制技術研究是目前國內外研究機構關注的熱點之一。近十幾年來，無人機已被廣泛應用于航拍攝影、電力巡檢、環(huán)境監(jiān)測、森林防火、災情巡查、防恐救生、軍事偵察、戰(zhàn)場評估等領域，有效克服了有人駕駛飛機進行空中作業(yè)的不足，降低了購買與維護成本，提高了運載工具的安全性。

無人機空中作業(yè)時，面臨著山脈、建筑物、樹木、輸電線路等有形障礙物的安全威脅，以及禁飛區(qū)、危險區(qū)等無形障礙物的約束。如果躲避不及就會發(fā)生墜機事件、產生安全隱患，甚至對操作者或者他人造成傷害；同時也造成了一定的經濟損失。針對有形障礙物的自動避讓，現有技術中已經存在，但對于無形避讓，現有技術中寥寥無幾，申請?zhí)枮?01310036271.8的中國發(fā)明專利公開了一種無人機避障控制方法，設有無人機子系統(tǒng)和地面站子系統(tǒng)，無人機子系統(tǒng)包含嵌入控制器和無線數據鏈的機載端，嵌入式飛行控制器內置衛(wèi)星定位接收機和高度傳感器；地面站子系統(tǒng)包含嵌入式監(jiān)控計算機和無線數據鏈的地面端，嵌入式監(jiān)控計算機內置包含障礙物地理信息的電子地圖；在地面站子系統(tǒng)的嵌入式監(jiān)控計算機內置的電子地圖上，確定飛行區(qū)域中障礙物的地位置，建立虛擬的障礙物多邊形柱體，并將其形體數據下載到嵌入式飛行控制器，嵌入式飛行控制器實時獲取無人機的當前位置并計算出與障礙物多邊形柱體的空間關系，然后生成無人機的軌跡指令，實現無人機的自動避障。這種方式借助于電子地圖，可以通過在電子地圖上輸入禁飛或危險區(qū)域，能夠實現無形障礙物的避讓，但是該種方法需要依靠較完善的地圖信息、較穩(wěn)定的數據通信做支撐，才能完成相關任務，且一旦有新的禁飛區(qū)或危險區(qū)劃定時，該種避讓方式不能及時更新電子地圖，容易進入禁飛區(qū)，因此，該種手段不能應對隨時變化的禁飛區(qū)或危險區(qū)的劃定。

另外，無人機無監(jiān)管的飛行會帶來一些困擾，由于飛行器本身質量水平不一，控制飛行器的飛手的操縱水平差異也很大，所以，無人機誤入一些禁飛區(qū)的新聞屢見不鮮，甚至也誘發(fā)了一些敏感人士擔心，可能會有不良人士操縱四軸飛行器來實施偷拍，在重點安防區(qū)域，如果無人機抵近飛行，則需要采取主動防御措施，防止無人機抵近拍攝，非法傳遞信息，甚至攜帶危險品進入重點安防區(qū)域。因此重點安防區(qū)域存在偵測并抵御無人機飛行的需求。現有法規(guī)對于通航領域的飛行管理還不是很完善，但是對于飛行高度不高，往往處于視距范圍內的無人機，目前的監(jiān)管還是一個空白。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于如何克服現有技術中無人機監(jiān)管仍然是空白的缺陷。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種無人機監(jiān)管系統(tǒng)，包括地面信號壓制儀器、機載信號接收儀器、分析儀器和驅趕信號顯示器，所述機載信號接收儀器和分析儀器設置在無人機上，所述驅趕信號顯示器設置在無人機遙控器上，，且所述各個儀器之間通過無線方式進行數據交互；所述地面信號壓制儀器包括信號發(fā)射器和功率放大器，所述信號發(fā)射器用于向禁飛區(qū)發(fā)射壓制信號并將所述壓制信號發(fā)送給功率放大器，所述功率放大器用于將壓制信號進行放大處理得到放大壓制信號，并將放大壓制信號發(fā)送給機載信號接收儀器；所述機載信號接收儀器，用于接收放大壓制信號并將所述放大壓制信號發(fā)送給分析儀器；所述分析儀器，用于對放大壓制信號進行分析，當無人機飛行信號大于放大壓制信號最小閾值時，則將分析結果發(fā)送給驅趕信號顯示器；所述驅趕信號顯示器，用于向無人機遙控器發(fā)出驅趕信號。

進一步地，當接收到驅趕信號后，分析儀器將無人機飛行信號S與放大壓制信號最小閾值S_min和放大壓制信號最大閾值S_max進行比較，當S_min≤S<S_max時，則控制無人機更改飛行路線或返航；當S≥S_max時，則強制無人機返航。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括信號掃描儀器，所述信號掃描儀器設置在無人機上，用于利用全向天線實時掃描無人機飛行時的頻段，將飛行時的頻段作為飛行信號，并將飛行信號發(fā)送給分析儀器，所述放大壓制信號的頻段大于飛行時的頻段。

進一步地，所述分析儀器包括功率分配模塊、帶通濾波模塊、信號轉換模塊和頻譜分析模塊，所述功率分配模塊用于將接收到的壓制信號按照功率大小分為多路信號，所述帶通濾波模塊用于將每路信號進行帶通濾波，所述信號轉換模塊用于將壓制信號轉換為數字信號，所述頻譜分析單元用于將時域信號變化轉化為頻域信號。

進一步地，所述壓制信號能夠有效對無人機工作的各頻段信號實施干擾壓制，且能夠產生有效壓制波形。

相應地，本發(fā)明還提供了一種無人機監(jiān)管方法，包括以下步驟：S1、向禁飛區(qū)發(fā)射壓制信號并將所述壓制信號進行放大處理得到放大壓制信號；S2、接收放大壓制信號；S3、對放大壓制信號進行分析，若無人機飛行信號小于或等于放大壓制信號最小閾值，則按原路線飛行；若無人機飛行信號大于放大壓制信號最小閾值，則執(zhí)行下一步驟；S4、向無人機遙控器發(fā)出驅趕信號。

進一步地，所述步驟S4接收到驅趕信號后還包括以下步驟：將無人機飛行信號S與放大壓制信號最小閾值S_min和放大壓制信號最大閾值S_max進行比較，當S_min≤S<S_max時，則控制無人機更改飛行路線或返航；當S≥S_max時，則強制無人機返航。

進一步地，所述步驟S3之前還包括以下步驟：利用全向天線實時掃描無人機飛行時的頻段，并將飛行時的頻段作為飛行信號，所述放大壓制信號的頻段大于飛行時的頻段。

進一步地，所述步驟S3中對放大壓制信號進行分析具體包括以下步驟：S31、將接收到的壓制信號按照功率大小分為多路信號；S32、將每路信號進行帶通濾波；S33、將壓制信號轉換為數字信號；S34、將時域信號變化轉化為頻域信號。

進一步地，所述壓制信號能夠有效對無人機工作的各頻段信號實施干擾壓制，且能夠產生有效壓制波形。

本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法，具有如下有益效果：1、本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法能夠提前感應到高速飛行的無人機，并實施驅趕和提供有針對性的信號壓制，能夠實時準確檢測無形障礙物，且判斷無形障礙物的具體方位，可靠性強、結構簡單。

2、本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法能夠有效解決無人機不在禁飛區(qū)飛行的問題，保障了個人隱私，也可以保障安防區(qū)域的隱秘性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。

圖1為本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)的框圖；圖2為本發(fā)明的無人機監(jiān)管方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供了一種無人機監(jiān)管系統(tǒng)，包括地面信號壓制儀器、機載信號接收儀器、分析儀器和驅趕信號顯示器，所述機載信號接收儀器和分析儀器設置在無人機上，所述驅趕信號顯示器設置在無人機遙控器上，且所述各個儀器之間通過無線方式進行數據交互；所述地面信號壓制儀器包括信號發(fā)射器和功率放大器，所述信號發(fā)射器用于向禁飛區(qū)發(fā)射壓制信號并將所述壓制信號發(fā)送給功率放大器，所述功率放大器用于將壓制信號進行放大處理得到放大壓制信號，并將放大壓制信號發(fā)送給機載信號接收儀器；所述機載信號接收儀器，用于接收放大壓制信號并將所述放大壓制信號發(fā)送給分析儀器；所述分析儀器，用于對放大壓制信號進行分析，當無人機飛行信號大于放大壓制信號最小閾值時，則將分析結果發(fā)送給驅趕信號顯示器；所述驅趕信號顯示器，用于向無人機遙控器發(fā)出驅趕信號。

當接收到驅趕信號后，分析儀器將無人機飛行信號S與放大壓制信號最小閾值S_min和放大壓制信號最大閾值S_max進行比較，當S_min≤S<S_max時，則控制無人機更改飛行路線或返航；當S≥S_max時，則強制無人機返航。

所述系統(tǒng)還包括信號掃描儀器，所述信號掃描儀器設置在無人機上，用于利用全向天線實時掃描無人機飛行時的頻段，將飛行時的頻段作為飛行信號，并將飛行信號發(fā)送給分析儀器，所述放大壓制信號的頻段大于飛行時的頻段。

所述分析儀器包括功率分配模塊、帶通濾波模塊、信號轉換模塊和頻譜分析模塊，所述功率分配模塊用于將接收到的壓制信號按照功率大小分為多路信號，所述帶通濾波模塊用于將每路信號進行帶通濾波，所述信號轉換模塊用于將壓制信號轉換為數字信號，所述頻譜分析單元用于將時域信號變化轉化為頻域信號。

所述壓制信號能夠有效對無人機工作的各頻段信號實施干擾壓制，且能夠產生有效壓制波形。

所述功率分配模塊中功率大小具體涉及信道參數計算，接收鏈路電平估算，接收鏈路的最低接收電平PR_min按下式計算：PR_min＝[Eb/Nc]+[B]+[K]+[T]+[NF]-[PG]；式中：Eb/Nc為歸一化信噪比，取為8.5dB（即對應于誤碼率10^-5，解調門限為10.2dB，再減去譯碼增益5dB）；B為通帶帶寬；K波爾茲曼常數：- 228.6dB；T為系統(tǒng)噪聲溫度，取為356K（28.94dB）；NF接收機噪聲系數，取為3dB；PG擴頻處理增益：10lg0(0dB)。將各數值代入上式后，可計算出系統(tǒng)接收鏈路的最低接收電平PR_min。

通過上面的信道參數計算，得到的系統(tǒng)發(fā)射/接收鏈路的最低接收電平PR_min，帶入鏈路功率估算式中：PT＝[PR]-[GT]-[GR]+[Lfs]+[SM] PR為最小接收電平（對應于誤差率10^-5）；GT為發(fā)射天線的增益；GR為接收天線的增益；Lfs為自由空間傳播損耗，帶入計算的計算過程為：35.9+243gD(km)+243gf(MHz)；SM系統(tǒng)余量：19dB(防跌落電平儲備7dB，多徑衰落余量6.3dB，極化損失2dB，解調抖動0.7dB，饋線損耗2dB)；將各數值代入上式后，計算出壓制信號的功率。

相應地，本發(fā)明還提供了一種無人機監(jiān)管方法，包括以下步驟：S1、向禁飛區(qū)發(fā)射壓制信號并將所述壓制信號進行放大處理得到放大壓制信號；S2、接收放大壓制信號；S3、對放大壓制信號進行分析，若無人機飛行信號小于或等于放大壓制信號最小閾值，則按原路線飛行；若無人機飛行信號大于放大壓制信號最小閾值，則執(zhí)行下一步驟；S4、向無人機遙控器發(fā)出驅趕信號。

所述步驟S4接收到驅趕信號后還包括以下步驟：將無人機飛行信號S與放大壓制信號最小閾值S_min和放大壓制信號最大閾值S_max進行比較，當S_min≤S<S_max時，則控制無人機更改飛行路線或返航；當S≥S_max時，則強制無人機返航。

所述步驟S3之前還包括以下步驟：利用全向天線實時掃描無人機飛行時的頻段，并將飛行時的頻段作為飛行信號，所述放大壓制信號的頻段大于飛行時的頻段。

所述步驟S3中對放大壓制信號進行分析具體包括以下步驟：S31、將接收到的壓制信號按照功率大小分為多路信號；S32、將每路信號進行帶通濾波；S33、將壓制信號轉換為數字信號；S34、將時域信號變化轉化為頻域信號。

所述壓制信號能夠有效對無人機工作的各頻段信號實施干擾壓制，且能夠產生有效壓制波形。

本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法，具有如下有益效果：1、本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法能夠提前感應到高速飛行的無人機，并實施驅趕和提供有針對性的信號壓制，能夠實時準確檢測無形障礙物，且判斷無形障礙物的具體方位，可靠性強、結構簡單。

2、本發(fā)明的無人機監(jiān)管系統(tǒng)及方法能夠有效解決無人機不在禁飛區(qū)飛行的問題，保障了個人隱私，也可以保障安防區(qū)域的隱秘性。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。