無人機分區(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

無人機分區(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)今社會上無人機正在越來越多的進入我們的生活，我們不能夠否認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一些困擾。本文針對無人機的“黑飛”和“亂飛”現(xiàn)象設(shè)計了一套在無人機飛行限制區(qū)域內(nèi)自動阻攔無人機的智能系統(tǒng)。

無人機；監(jiān)管；民航

新興科技是把雙刃劍。與其他新興產(chǎn)品相比，無人機在公眾安全方面的重要性不言而喻。無人機本身、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監(jiān)管。而在目前的中國，仍然缺乏有效的無人機監(jiān)管措施，為保障公民和國家利益的安全，必須盡快落實一套切實可行的監(jiān)管措施。

一、項目研究的內(nèi)容

本系統(tǒng)依托中國民用航空局飛行標準司公布的《輕小型民用無人機系統(tǒng)運行暫行規(guī)定》征求意見稿。本項目針對無人機的“黑飛”[1]和“亂飛”現(xiàn)象設(shè)計一套在無人機飛行限制區(qū)域內(nèi)自動阻攔無人機的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制器和監(jiān)測器兩個部分，其中控制器安裝在無人機上，監(jiān)測器可裝載于直升機、樓宇、高塔和機動車上，自動監(jiān)測固定范圍的區(qū)域，并識別進入監(jiān)測區(qū)域的無人機。當(dāng)無人機進入警告區(qū)域時，發(fā)出警告信息限制其飛行高度，當(dāng)無人機進入捕獲區(qū)域時，發(fā)出控制信號將其強制控制并捕獲。(如圖1所示)

圖1無人機飛行區(qū)域限制系統(tǒng)

二、項目實施方案

（一）系統(tǒng)組成

本項目所研究的無人機限飛系統(tǒng)主要以無線電信號傳輸與遠程控制[2]為主要技

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

（二）系統(tǒng)工作流程

申請人向有關(guān)部門申請使用本套系統(tǒng)，對系統(tǒng)解鎖。設(shè)置合適的信號發(fā)射位置使信號能夠覆蓋限飛區(qū)域。信號發(fā)射器在特定的信號頻段中由低頻到高頻不間斷發(fā)射信號，當(dāng)無人機闖入限飛區(qū)域[4]時會接收到能與之匹配的信號進行連接，同時無人機會向系統(tǒng)自動反饋一個信號，將自身GPS的信息傳送給系統(tǒng)[5]，系統(tǒng)接收無人機反饋的信息鎖定無人機并計算出無人機的距離，在不同的區(qū)域范圍內(nèi)無人機執(zhí)行不同的系統(tǒng)命令實現(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對他人造成巨大的財產(chǎn)損失，為避免這樣的情況發(fā)生，我們將對此套系統(tǒng)進行加密由國家有關(guān)部門進行管理。要使用本套系統(tǒng)需向有關(guān)部門進行申請，對系統(tǒng)進行解鎖方可使用。

（二）無人機的安全捕獲

本系統(tǒng)采用發(fā)射能與無人機匹配的信號對其捕獲，考慮到可能會與原控制信號發(fā)生沖突導(dǎo)致無人機墜毀，所以系統(tǒng)在捕獲無人機的同時將切斷無人機與原控制信號之間的聯(lián)系，并利用無人機的慣性制導(dǎo)功能保障在捕獲過程中無人機的安全。

四、總結(jié)

在本次項目設(shè)計過程中本團隊比較全面地研究了信號處理的各種方法，提出了一句信號處理且應(yīng)用單片機技術(shù)來檢測。處理信號的方法，實現(xiàn)了快速、自動、高效無分機分區(qū)域限飛。

[1]樊大彧.《不能讓無人機再“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]。科學(xué)出版社，2004：p2

[4]鄒青宇.一種移動式無人機飛行區(qū)域限制系統(tǒng)[P].中國專利: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，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。

國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目名：無人機分區(qū)域限飛系統(tǒng)）。