基于移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的微型無(wú)人機(jī)監(jiān)控方法

魏星　陳欣

摘 要：隨著微小型無(wú)人機(jī)在生產(chǎn)生活中的大量應(yīng)用，無(wú)人機(jī)的有效監(jiān)管需求日益迫切。本文提出了一種微型無(wú)人機(jī)監(jiān)控方法，使得微型無(wú)人機(jī)的飛行過(guò)程能夠有效記錄，處于通用移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)的監(jiān)控下，解決了目前多廠商多型號(hào)微型無(wú)人機(jī)監(jiān)管的問(wèn)題，有利于規(guī)范無(wú)人機(jī)的使用。

關(guān)鍵詞：微小型無(wú)人機(jī);移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

1 概述

微型無(wú)人機(jī)特指起飛重量小于7KG，飛行高度小于120米的無(wú)人機(jī)。近年來(lái)微型無(wú)人機(jī)的發(fā)展非常迅速，廣泛應(yīng)用于航拍測(cè)繪等領(lǐng)域。隨著微型無(wú)人機(jī)在工作和生活中的大量應(yīng)用，微型無(wú)人機(jī)的監(jiān)管日益迫切。尤其是微型無(wú)人機(jī)數(shù)量多、體積小、自主性強(qiáng)、生產(chǎn)廠家缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)。目前主要依賴無(wú)人機(jī)機(jī)主的自覺(jué)報(bào)備進(jìn)行監(jiān)管，監(jiān)管能力弱，存在較大安全隱患。

微型無(wú)人機(jī)一般飛行高度在120米以下，監(jiān)控重點(diǎn)一般是城市密集區(qū)域，而城市的密集區(qū)域?yàn)榱吮Ｕ细邔咏ㄖ囊苿?dòng)通信質(zhì)量，一般增強(qiáng)了對(duì)空移動(dòng)信號(hào)覆蓋。如何有效利用100米左右的移動(dòng)4G信號(hào)資源，作為微型無(wú)人機(jī)的通信和定位資源具有較大價(jià)值。由于現(xiàn)有的微型無(wú)人機(jī)一般沒(méi)有設(shè)計(jì)專(zhuān)用的移動(dòng)通信模塊，采用通用的外置式無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置能夠彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。我們通過(guò)研究和實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)范圍內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)已經(jīng)基本覆蓋，通過(guò)機(jī)載的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠利用4G信號(hào)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，配合相關(guān)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)自動(dòng)注冊(cè)和飛行軌跡通報(bào)，能夠有效提高監(jiān)管能力。隨著5G商用的逐步展開(kāi)，微型無(wú)人機(jī)將大量使用5G網(wǎng)絡(luò)，除了能夠提高視頻信號(hào)的傳輸能力外，也為基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)管提供了更好的方法，但是現(xiàn)階段的監(jiān)控手段仍然以外置式無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置為主。

大量微型無(wú)人機(jī)的飛行位置信息需要規(guī)范化的管理，實(shí)時(shí)處理位置信息代價(jià)太大，采用無(wú)人機(jī)位置自動(dòng)定時(shí)通報(bào)到物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，監(jiān)管應(yīng)用系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)展開(kāi)事后大數(shù)據(jù)分析模式能夠有效提高效率。將直接連接的飛行與監(jiān)控問(wèn)題，轉(zhuǎn)換為飛行+登記+記錄+事后分析監(jiān)控模式。隨著物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的逐步普及應(yīng)用，基于云平臺(tái)數(shù)據(jù)的分析服務(wù)日益增多，尤其是云平臺(tái)能夠有效保障大數(shù)據(jù)的安全，并基于飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究和應(yīng)用，能夠有效提高監(jiān)管的質(zhì)量，減少監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)費(fèi)用。

微型無(wú)人機(jī)在執(zhí)行具體應(yīng)用過(guò)程前，先安裝便攜式無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置;啟動(dòng)無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置，自動(dòng)周期向公共物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通報(bào)位置信息;飛行結(jié)束后關(guān)閉無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置;無(wú)人機(jī)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)定期采集使用公共物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)數(shù)據(jù)，生成區(qū)域無(wú)人機(jī)飛行情況報(bào)表，針對(duì)異常情況與無(wú)人機(jī)機(jī)主進(jìn)行告知;其中無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置適合任何廠商任何機(jī)型的無(wú)人機(jī);無(wú)人機(jī)運(yùn)行位置信息自動(dòng)存放在公共物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，支持多做方法與無(wú)人機(jī)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)使用;從而使本方法可以支持多廠商多型號(hào)飛機(jī)，包括自己組裝的微型無(wú)人機(jī);解決了目前微型無(wú)人機(jī)監(jiān)管過(guò)程多種異構(gòu)飛機(jī)監(jiān)控問(wèn)題，有利于規(guī)范無(wú)人機(jī)的使用。

便攜式無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置完成采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，與公共物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)（如OneNet平臺(tái)）通報(bào)位置信息，提供無(wú)人機(jī)的飛行高度與經(jīng)緯度信息。由于公共物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)能夠有效保存數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行離線的飛行大數(shù)據(jù)分析服務(wù)，為后續(xù)的飛行監(jiān)管提供有效的數(shù)據(jù)支持。便攜式無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置可以利用帶SIM卡的Micro：Bit平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，該硬件平臺(tái)重量輕、體積小，對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行影響小。

基于上述設(shè)計(jì)，進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)原型的驗(yàn)證。采用基于PIX4的無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)際飛行，便攜式無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)裝置在物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)OneNet上生成數(shù)據(jù)如下圖所示。

2 小結(jié)

本文提出并驗(yàn)證了一種不依賴于特定廠家和特定飛控平臺(tái)的松耦合微型無(wú)人機(jī)監(jiān)控方法，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域的監(jiān)控，開(kāi)放平臺(tái)數(shù)據(jù)有利于進(jìn)行后續(xù)的大數(shù)據(jù)分析，為微型無(wú)人機(jī)監(jiān)管提供了有效的技術(shù)支持。

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