無(wú)人機(jī)分區(qū)域限飛系統(tǒng)研究

關(guān)建文黃聰穎孫偉俍

北華大學(xué)電氣信息工程學(xué)院吉林132013

無(wú)人機(jī)分區(qū)域限飛系統(tǒng)研究

關(guān)建文黃聰穎孫偉俍

北華大學(xué)電氣信息工程學(xué)院吉林132013

在當(dāng)今社會(huì)上無(wú)人機(jī)正在越來(lái)越多的進(jìn)入我們的生活，我們不能夠否認(rèn)生活中有它的參與能夠使我們的生活變得方便，但是它的廣泛使用也給我們帶來(lái)一些困擾。本文針對(duì)無(wú)人機(jī)的“黑飛”和“亂飛”現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一套在無(wú)人機(jī)飛行限制區(qū)域內(nèi)自動(dòng)阻攔無(wú)人機(jī)的智能系統(tǒng)。

無(wú)人機(jī)；監(jiān)管；民航

新興科技是把雙刃劍。與其他新興產(chǎn)品相比，無(wú)人機(jī)在公眾安全方面的重要性不言而喻。無(wú)人機(jī)本身、操控者的能力和應(yīng)該被允許使用范圍等方面都需要加強(qiáng)監(jiān)管。而在目前的中國(guó)，仍然缺乏有效的無(wú)人機(jī)監(jiān)管措施，為保障公民和國(guó)家利益的安全，必須盡快落實(shí)一套切實(shí)可行的監(jiān)管措施。

一、項(xiàng)目研究的內(nèi)容

本系統(tǒng)依托中國(guó)民用航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司公布的《輕小型民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行暫行規(guī)定》征求意見(jiàn)稿。本項(xiàng)目針對(duì)無(wú)人機(jī)的“黑飛”[1]和“亂飛”現(xiàn)象設(shè)計(jì)一套在無(wú)人機(jī)飛行限制區(qū)域內(nèi)自動(dòng)阻攔無(wú)人機(jī)的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制器和監(jiān)測(cè)器兩個(gè)部分，其中控制器安裝在無(wú)人機(jī)上，監(jiān)測(cè)器可裝載于直升機(jī)、樓宇、高塔和機(jī)動(dòng)車上，自動(dòng)監(jiān)測(cè)固定范圍的區(qū)域，并識(shí)別進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域的無(wú)人機(jī)。當(dāng)無(wú)人機(jī)進(jìn)入警告區(qū)域時(shí)，發(fā)出警告信息限制其飛行高度，當(dāng)無(wú)人機(jī)進(jìn)入捕獲區(qū)域時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)將其強(qiáng)制控制并捕獲。(如圖1所示)

圖1無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域限制系統(tǒng)

二、項(xiàng)目實(shí)施方案

（一）系統(tǒng)組成

本項(xiàng)目所研究的無(wú)人機(jī)限飛系統(tǒng)主要以無(wú)線電信號(hào)傳輸與遠(yuǎn)程控制[2]為主要技

術(shù)，結(jié)合GPS定位測(cè)距技術(shù)[3]輔助完成。根據(jù)地面設(shè)備的發(fā)射信號(hào)和系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)接收模塊進(jìn)行工作，以達(dá)到在特定區(qū)域禁飛的要求。系統(tǒng)主要包括控制器和監(jiān)測(cè)器兩個(gè)部分，控制器安裝于無(wú)人機(jī)上由監(jiān)測(cè)器信號(hào)接收模塊、駕駛員遙控信號(hào)接收模塊、無(wú)人機(jī)飛行控制模塊和控制器信息發(fā)送模塊組成，監(jiān)測(cè)器可安裝于飛機(jī)、車輛、高塔和高樓上，由控制器信息接收模塊、監(jiān)測(cè)器數(shù)據(jù)處理模塊、監(jiān)測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊和控制信號(hào)發(fā)送模塊組成。

（二）系統(tǒng)工作流程

申請(qǐng)人向有關(guān)部門申請(qǐng)使用本套系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)解鎖。設(shè)置合適的信號(hào)發(fā)射位置使信號(hào)能夠覆蓋限飛區(qū)域。信號(hào)發(fā)射器在特定的信號(hào)頻段中由低頻到高頻不間斷發(fā)射信號(hào)，當(dāng)無(wú)人機(jī)闖入限飛區(qū)域[4]時(shí)會(huì)接收到能與之匹配的信號(hào)進(jìn)行連接，同時(shí)無(wú)人機(jī)會(huì)向系統(tǒng)自動(dòng)反饋一個(gè)信號(hào)，將自身GPS的信息傳送給系統(tǒng)[5]，系統(tǒng)接收無(wú)人機(jī)反饋的信息鎖定無(wú)人機(jī)并計(jì)算出無(wú)人機(jī)的距離，在不同的區(qū)域范圍內(nèi)無(wú)人機(jī)執(zhí)行不同的系統(tǒng)命令實(shí)現(xiàn)限飛要求。

三、系統(tǒng)安全性

（一）系統(tǒng)的使用權(quán)

由于本系統(tǒng)的特殊性，如果被不法份子利用可能會(huì)對(duì)他人造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失，為避免這樣的情況發(fā)生，我們將對(duì)此套系統(tǒng)進(jìn)行加密由國(guó)家有關(guān)部門進(jìn)行管理。要使用本套系統(tǒng)需向有關(guān)部門進(jìn)行申請(qǐng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解鎖方可使用。

（二）無(wú)人機(jī)的安全捕獲

本系統(tǒng)采用發(fā)射能與無(wú)人機(jī)匹配的信號(hào)對(duì)其捕獲，考慮到可能會(huì)與原控制信號(hào)發(fā)生沖突導(dǎo)致無(wú)人機(jī)墜毀，所以系統(tǒng)在捕獲無(wú)人機(jī)的同時(shí)將切斷無(wú)人機(jī)與原控制信號(hào)之間的聯(lián)系，并利用無(wú)人機(jī)的慣性制導(dǎo)功能保障在捕獲過(guò)程中無(wú)人機(jī)的安全。

四、總結(jié)

在本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中本團(tuán)隊(duì)比較全面地研究了信號(hào)處理的各種方法，提出了一句信號(hào)處理且應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)來(lái)檢測(cè)。處理信號(hào)的方法，實(shí)現(xiàn)了快速、自動(dòng)、高效無(wú)分機(jī)分區(qū)域限飛。

[1]樊大彧.《不能讓無(wú)人機(jī)再“黑飛”下去》，新華網(wǎng)，2017,5,15

[2]肖景明,王元坤.電波傳播工程計(jì)算，西安電子科技大學(xué)出版社，1989

[3]李天文.GPS原理與應(yīng)用[M]?？茖W(xué)出版社，2004：p2

[4]鄒青宇.一種移動(dòng)式無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域限制系統(tǒng)[P].中國(guó)專利:ZL 2016 2 2 0441060.1,2016-11-30

[5]曹江波.GPS定位及通信系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，大連理工大學(xué)，2005

關(guān)建文，1994-10，男，山西大同人，北華大學(xué)學(xué)生。

國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目名：無(wú)人機(jī)分區(qū)域限飛系統(tǒng)）。