专利名称：无人机实时定位监控管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无人机实时定位监控管理系统。
背景技术：
随着测绘、勘探、灾情预防等各领域不断涌现出对新技术手段的迫切需求，无人机 凭借其成本低廉、机动灵活、可全天候工作等优点而在这些领域得到广泛使用。但随着空中 作业的无人机的增多，势必造成空域资源的紧张，特别是给载人的民航客机带来潜在的威 胁，这样就给各级空中交通管制部门带来一个管理的难题，因此如何能够随时动态地掌握 空中作业的无人机的实时位置信息非常关键，因为一旦掌握这些信息，就可提前采取预防 措施，以降低发生空中碰撞的风险。目前广泛采用的定位手段是基于GPS卫星的GPS定位、以及基于北斗导航卫星的 北斗定位，在实时性方面，北斗定位技术较GPS定位技术要差。采用北斗卫星也存在传输速 率低和使用成本高昂的问题。当前无线移动通信发展很快，全国各地基本都能够提供良好的移动通信业务，特 别是3G技术以及未来LTE/4G技术的成熟，现在的移动通信网已经能够提供实时高数据率 的移动通信业务。因此如果能将GPS定位技术的实时性、北斗系统的广覆盖(主要针对移动 通信信号较差的地区)、移动通信技术的高传输数据率结合起来，就能够解决摆在空管部门 面前的无人机实时监管和成本高昂的难题。

实用新型内容本实用新型的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种将GPS定位技术的 实时性、北斗系统的广覆盖、移动通信技术的高传输数据率结合起来的无人机实时定位管 理系统，以达到实时全覆盖的定位检测。本实用新型采用的技术方案是这样的无人机实时定位监控管理系统，该系统包括设置于无人机的机载定位通信装置和 设置于无人机地面监控中心的地面监控通信装置，其特征在于，所述机载定位通信装置包括GPS定位单元、机载无线移动通信单元、北斗通信单 元、机载综合信息处理单元，GPS定位单元与机载综合信息处理单元电联接，用于无人机的 实时定位并将定位数据信息传给机载综合信息处理单元或接收机载综合信息处理单元传 来的请求定位指令；北斗通信单元和机载无线移动通信单元均与机载综合信息处理单元电 联接，北斗通信单元和机载无线移动通信单元分别通过北斗卫星通信系统和民用无线移动 通信网络实现与无人机地面监控中心的双向通信，将无人机的定位数据信息转发给无人机 地面监控中心或将接收的无人机地面监控中心的请求定位的控制指令转发给无人机综合 信息处理单元；无人机综合信息处理单元用于实现GPS定位单元与无线移动通信单元或北 斗通信单元之间信息的双向传输，判断机载无线移动通信单元接收到的陆地上的基站信号 强度是否能够正常通信，如果能够正常通信，则启动机载无线移动通信单元，由机载无线移动通信单元承担与无人机地面监控中心的双向通信的功能，如果不能正常通信，则启动北 斗通信单元，由北斗通信单元承担与无人机地面监控中心双向通信的功能；所述地面监控通信装置包括显示控制单元、地面监控综合信息处理单元、地面监 控无线移动通信单元，显示控制单元与地面监控综合信息处理单元电联接，用于提供输入 界面供用户输入控制信息和显示定位数据信息、控制指令信息，向地面监控综合信息处理 单元发送请求定位的指令或接收综合信息处理单元发来的定位数据信息；地面监控无线移 动通信单元与地面监控综合信息处理单元电联接，用于与上述机载定位通信装置的双向通 信；地面监控综合信息处理单元用于实现显示控制单元与地面监控无线移动通信单元或北 斗地面控制中心之间信息的双向传输，判断地面监控无线移动通信单元是否能够实现与特 定序列号机载无线移动通信单元的连接，如果能够连接上，由地面监控无线移动通信单元 承担与上述的机载定位通信装置的双向通信的功能，如果不能连接，则由北斗卫星通信系 统承担与上述的机载定位通信装置的双向通信的功能。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是本实用新型将 GPS定位技术的实时性、北斗系统的广覆盖、移动通信技术的高传输数据率结合起来，解决 了仅仅采用北斗通讯数据传输率低和成本高昂的问题，实现无人机全覆盖的实时定位。

图1是本实用新型无人机实时定位监控管理系统的原理图。图2是本实用新型无人机实时定位监控管理系统的工作原理图。图3是本实用新型无人机实时定位监控管理系统上传请求定位控制指令的工作 流程图。图4是本实用新型无人机实时定位监控管理系统下传定位数据等信息的工作流 程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1所示，是本实用新型的无人机实时定位监控管理系统，该系统包括设置于 无人机的机载定位通信装置和设置于无人机地面监控中心的地面监控通信装置。所述机载定位通信装置包括GPS定位单元、机载无线移动通信单元、北斗通信单 元、机载综合信息处理单元，GPS定位单元与机载综合信息处理单元电联接，用于无人机的 实时定位并将定位数据信息传给机载综合信息处理单元或接收机载综合信息处理单元传 来的请求定位指令；北斗通信单元和机载无线移动通信单元均与机载综合信息处理单元电 联接，北斗通信单元和机载无线移动通信单元分别通过北斗卫星通信系统(北斗地面控制 中心+北斗卫星+加载有机载北斗通信单元的无人机)和民用无线移动通信网络实现与无 人机地面监控中心的双向通信，将无人机的定位数据信息转发给无人机地面监控中心或将 来自无人机地面监控中心的请求定位的控制指令转发给机载综合信息处理单元；机载综合信息处理单元用于实现GPS定位单元与机载无线移动通信单元或北斗通信单元之间信息 的双向传输(请求定位指令、定位数据等信息)，判断机载无线移动通信单元接收到的陆地 上的基站信号强度是否能够正常通信，如果能够正常通信，则启动机载无线移动通信单元， 由机载无线移动通信单元承担与无人机地面监控中心双向通信的功能，如果不能正常通 信，则启动北斗通信单元，由北斗通信单元承担与无人机地面监控中心双向通信的功能，如 果能够正常通信，则启动机载无线移动通信单元，由机载无线移动通信单元承担与无人机 地面监控中心双向通信的功能，如果不能正常通信，则启动北斗通信单元，由北斗通信单元 承担与无人机地面监控中心双向通信的功能。所述地面监控通信装置包括显示控制单元、地面监控综合信息处理单元、地面监 控无线移动通信单元，显示控制单元与地面监控综合信息处理单元电联接，用于提供输入 界面供用户输入控制信息，为用户提供显示界面显示定位数据信息、控制指令信息，向地面 监控综合信息处理单元发送请求定位的指令或接收地面监控综合信息处理单元发来的定 位数据信息；地面监控无线移动通信单元与地面监控综合信息处理单元电联接，用于与上 述机载定位通信装置的双向通信；地面监控综合信息处理单元用于实现显示控制单元与地 面监控无线移动通信单元或北斗地面控制中心之间信息的双向传输(请求定位指令、定位 数据等信息)，判断地面监控无线移动通信单元是否能够实现与特定序列号机载无线移动 通信单元的连接，如果能够连接上，由地面监控无线移动通信单元承担与上述的机载定位 通信装置的双向通信的功能(发送请求定位指令、接收定位数据信息等)，如果不能连接，则 由北斗卫星通信系统承担与上述的机载定位通信装置的双向通信的功能。当前无线移动通信发展很快，全国各地基本都能够提供良好的移动通信业务，特 别是3G技术以及未来LTE/4G技术的成熟，现在的移动通信网已经能够提供实时高数据率 的移动通信业务。因此在本实用新型中，将GPS定位技术的实时性、北斗系统的广覆盖(主 要针对移动通信信号较差的地区)、移动通信技术的高传输数据率结合起来，以解决现有技 术仅仅采用北斗通讯数据传输率低和成本高昂的问题，实现无人机全覆盖的实时定位。进一步地，所述的机载定位通信装置中的GPS定位单元包括GPS天线、GPS接收机、 以及数据处理模块，用于GPS实时定位，并将定位数据发给机载综合信息处理单元，或者接 收机载综合信息处理单元发来的请求定位指令。进一步地，所述的机载定位通信装置中的北斗通信单元包括北斗通信天线、北斗 收发信机，用于与北斗卫星、北斗地面监控中心的双向通信。进一步地，所述的机载定位通信装置还可配备摄像设备，摄像设备将拍摄的图像 数据信息通过该装置上的机载综合信息处理单元传送至机载综合信息处理单元，机载综合 信息处理单元将图像数据传送至机载无线移动通信单元或者北斗通信单元，并进一步通过 无线移动通信单元或者北斗通信单元实时地传给装备有上述的地面监控通信装置的无人 机地面监控中心。进一步地，所述的机载定位通信装置和地面监控通信装置中的机载无线移动通信 单元和地面监控无线移动通信单元均包括移动通信天线、收发信机，通过民用无线移动通 信网络与加载有无线移动通信单元的终端(包括机载定位通信装置、地面监控通信装置等) 进行双向通信。进一步地，所述的机载定位通信装置和地面监控通信装置中的机载无线移动通信单元和地面监控无线移动通信单元均适用于各种移动通信制式，包括但不限于当前的GSM、 GPRS, CDMA、WCDMA, TD-SCDMA,以及 LTE 通讯制式等。进一步地，所述机载定位通信装置包括电源电路，用于机载定位通信装置与机载 电源的连接；所述地面监控通信装置还应该包括电源电路，用于地面监控通信装置与地面 监控电源的连接。下面结合图2来说明所述无人机实时定位监控管理系统的工作原理。装备有上述 的地面监控通信装置的无人机地面监控中心首先将请求定位指令通过分布于陆地的民用 无线移动通信网络或者通过北斗卫星通信系统传给装备有上述的机载定位通信装置的无 人机，无人机接到请求定位指令后，启动GPS定位，然后将定位数据等信息通过民用无线移 动通信网络或者通过北斗卫星通信系统传给装备有上述的地面监控通信装置的无人机地 面监控中心，最后通过显示控制单元再现无人机在地图中的动态位置，这样就实现了无人 机位置的实时监控。下面进一步地结合图3来说明所述无人机实时定位监控管理系统上传请求定位 控制指令的工作流程。首先由无人机地面监控中心的地面监控通信装置的显示控制单元发 出请求定位控制指令给地面监控综合信息处理单元，地面监控综合信息处理单元启动地面 监控无线移动通信单元与加载特定序列号的机载无线移动通信单元的无人机的连接，并判 断是否连接成功；如果连接成功，则由地面监控无线移动通信单元经过民用无线移动通信 网将请求定位指令传给无人机上的机载无线移动通信单元；如果连接不成功，则由地面监 控综合信息处理单元将请求定位指令经过Internet网或专用网传给北斗地面控制中心， 再经过北斗卫星传给无人机上的北斗通信单元；无人机上的机载无线移动通信单元或者北 斗通信单元收到请求定位指令都会传给无人机上的机载综合信息处理单元，之后再传给无 人机上的GPS定位单元，最后由GPS定位单元启动定位。下面进一步地结合图4来说明所述无人机实时定位监控管理系统下传定位数据 等信息的工作流程。首先由无人机机载定位通信装置上的GPS定位单元获得无人机的三维 位置数据信息，并传给机载综合信息处理单元；之后机载综合信息处理单元启动机载无线 移动通信单元与加载特定序列号地面监控无线移动通信单元的无人机地面监控中心的连 接，并判断是否连接成功；如果连接成功，则由机载无线移动通信单元经过民用无线移动通 信网将定位数据等信息传给无人机地面监控中心上的地面监控无线移动通信单元，之后传 给无人机地面监控中心上的地面监控综合信息处理单元；如果连接不成功，则由机载综合 信息处理单元启动北斗通信单元，再经过北斗卫星将定位数据等信息传给北斗地面控制中 心，之后经过Internet网或专用网传给无人机地面监控中心的地面监控综合信息处理单 元；无人机地面监控中心的地面监控综合信息处理单元收到定位数据等信息后，会传给显 示控制单元，最后通过显示控制单元将无人机的三维位置信息在地图上实时地显示出来。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求1.无人机实时定位监控管理系统，该系统包括设置于无人机的机载定位通信装置和设 置于无人机地面监控中心的地面监控通信装置，其特征在于，所述机载定位通信装置包括GPS定位单元、机载无线移动通信单元、北斗通信单元、 机载综合信息处理单元，GPS定位单元与机载综合信息处理单元电联接，用于无人机的实 时定位并将定位数据信息传给机载综合信息处理单元或接收机载综合信息处理单元传来 的请求定位指令；北斗通信单元和机载无线移动通信单元均与机载综合信息处理单元电联 接，北斗通信单元和机载无线移动通信单元分别通过北斗卫星通信系统和民用无线移动通 信网络实现与无人机地面监控中心的双向通信，将无人机的定位数据信息转发给无人机地 面监控中心或将接收的无人机地面监控中心的请求定位的控制指令转发给无人机综合信 息处理单元；无人机综合信息处理单元用于实现GPS定位单元与无线移动通信单元或北斗 通信单元之间信息的双向传输，判断机载无线移动通信单元接收到的陆地上的基站信号强 度是否能够正常通信，如果能够正常通信，则启动机载无线移动通信单元，由机载无线移动 通信单元承担与无人机地面监控中心的双向通信的功能，如果不能正常通信，则启动北斗 通信单元，由北斗通信单元承担与无人机地面监控中心双向通信的功能；所述地面监控通信装置包括显示控制单元、地面监控综合信息处理单元、地面监控无 线移动通信单元，显示控制单元与地面监控综合信息处理单元电联接，用于提供输入界面 供用户输入控制信息和显示定位数据信息、控制指令信息，向地面监控综合信息处理单元 发送请求定位的指令或接收综合信息处理单元发来的定位数据信息；地面监控无线移动通 信单元与地面监控综合信息处理单元电联接，用于与上述机载定位通信装置的双向通信； 地面监控综合信息处理单元用于实现显示控制单元与地面监控无线移动通信单元或北斗 地面控制中心之间信息的双向传输，判断地面监控无线移动通信单元是否能够实现与特定 序列号机载无线移动通信单元的连接，如果能够连接上，由地面监控无线移动通信单元承 担与上述的机载定位通信装置的双向通信的功能，如果不能连接，则由北斗卫星通信系统 承担与上述的机载定位通信装置的双向通信的功能。
2.根据权利1所述的无人机实时定位监控管理系统，其特征在于，所述GPS定位单元包 括GPS天线、GPS接收机、以及数据处理模块。
3.根据权利1所述的无人机实时定位监控管理系统，其特征在于，所述北斗通信单元 包括北斗通信天线、北斗收发信机。
4.根据权利1所述的无人机实时定位监控管理系统，其特征在于，所述机载定位通信 装置还包括摄像设备，所述摄像设备将拍摄的图像数据信息通过该装置上的机载综合信息 处理单元转发至机载无线移动通信单元或北斗通信单元，并通过机载无线移动通信单元或 北斗通信单元实时地传给地面监控通信装置的无人机地面监控中心。
5.根据权利1所述的无人机实时定位监控管理系统，其特征在于，所述机载定位通信 装置包括电源电路，用于机载定位通信装置与机载电源的连接。
6.根据权利1所述的无人机实时定位监控管理系统，其特征在于，所述地面监控通信 装置还应该包括电源电路，用于地面监控通信装置与地面监控电源的连接。
专利摘要本实用新型公开了一种无人机实时定位监控管理系统，该系统包括设置于无人机的机载定位通信装置和设置于无人机地面监控中心的地面监控通信装置，所述机载定位通信装置包括机载综合信息处理单元，以及与机载综合信息处理单元电联接的GPS定位单元、机载无线移动通信单元、北斗通信单元；所述地面监控通信装置包括地面监控无线移动通信单元，以及与地面监控无线移动通信单元电联接的显示控制单元、地面监控综合信息处理单元。本实用新型将GPS定位技术的实时性、北斗系统的广覆盖、移动通信技术的高传输数据率结合起来，解决了仅仅采用北斗通讯数据传输率低和成本高昂的问题，实现无人机全覆盖的实时定位。
文档编号G01S19/03GK201788592SQ20102051983
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者彭锡文, 班永灵 申请人:四川信通通信技术开发有限责任公司