本发明涉及空域安全领域，特别是涉及一种电子围栏以及基于电子围栏的无人机控制方法。
背景技术：
随着科技发展，无人机发展迅猛，已经从少数人专有发展成为一个新兴行业。目前我国无人机数量超过2万架，一半以上没有拿到无人机驾照，处于“黑飞”状态。无人机闯进机场禁飞区干扰航班运行、威胁航空安全的恶性事件频发，影响空域安全。
技术实现要素：
鉴于目前国内无法有效对无人机进行监管的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题的电子围栏以及基于电子围栏的无人机控制方法。
依据本发明的一个方面，提供了一种电子围栏，所述电子围栏包括：雷达数据链系统、识别系统以及控制系统；所述雷达数据链系统接收空管雷达系统上传的无人机雷达信息；其中，所述无人机在所述空管雷达系统所监测的指定空域内飞行；所述识别系统对所述无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至所述雷达数据链系统；当所述认证结果为所述无人机身份认证失败时，所述雷达数据链系统将所述雷达信息以及所述无人机身份信息发送至所述控制系统；所述控制系统依据所述雷达信息，控制所述无人机身份信息所对应的无人机的飞行轨迹。
可选地，所述控制系统包括：无人机确定模块，依据所述无人机身份信息确定待控制无人机；定位模块，依据所述雷达信息确定所述待控制无人机、在所述指定空域内所处的子区域；指令生成模块，生成与所述子区域对应的控制指令，并将所述控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块依据所述控制指令控制无人机的飞行轨迹。
可选地，所述指定空域内包括如下子区域：风险区域、缓冲区域依据禁飞区域。
可选地，当所述待控制无人机在所述风险区域中时，指令生成模块生成警告指令，并将所述警告指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块将所述警告指令转发给所述无人机的地面控制终端；当所述待控制无人机在所述缓冲区域中时，指令生成模块生成飞离控制指令，并将所述飞离控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块控制所述无人机飞离所述指定空域；当所述待控制无人机在所述禁飞区域中时，指令生成模块生成降落控制指令，并将所述降落控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块控制所述无人机降落。
可选地，所述识别系统包括：发送模块，通过无线通信信道向无人机的身份认证模块发送系统身份认证信息；接收模块，当认证通过后，接收所述身份认证模块通过无线通信信道发送的二维码信息；解密模块，对所述二维码信息进行解密，得到无人机的身份识别码；解析模块，对所述身份识别码进行解析，得到无人机身份信息；匹配模块，将所述身份信息与备案库中预存的各无人机对应的身份信息进行匹配；若匹配成功，则确定所述无人机身份认证成功；若匹配失败，则确定所述无人机身份认证失败；结果返回模块，将认证结果以及无人机身份信息返回至所述雷达数据链系统。
依据本发明的另一个方面，提供了一种基于电子围栏的无人机控制方法，所述电子围栏包括：雷达数据链系统、识别系统以及控制系统；所述方法包括：所述雷达数据链系统接收空管雷达系统上传的无人机雷达信息；其中，所述无人机在所述空管雷达系统所监测的指定空域内飞行；所述识别系统对所述无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至所述雷达数据链系统；当所述认证结果为所述无人机身份认证失败时，所述雷达数据链系统将所述雷达信息以及所述无人机身份信息发送至所述控制系统；所述控制系统依据所述雷达信息，控制所述无人机身份信息所对应的无人机的飞行轨迹。
可选地，所述控制系统依据所述雷达信息，控制所述无人机身份信息所对应的无人机的飞行轨迹的步骤，包括：依据所述无人机身份信息确定待控制无人机；依据所述雷达信息确定所述待控制无人机、在所述指定空域内所处的子区域；生成与所述子区域对应的控制指令，并将所述控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块依据所述控制指令控制无人机的飞行轨迹。
可选地，所述生成与所述子区域对应的控制指令，并将所述控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块依据所述控制指令控制无人机的飞行轨迹的步骤，包括：当所述待控制无人机在所述风险区域中时，指令生成模块生成警告指令，并将所述警告指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块将所述警告指令转发给所述无人机的地面控制终端；当所述待控制无人机在所述缓冲区域中时，指令生成模块生成飞离控制指令，并将所述飞离控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块控制所述无人机飞离所述指定空域；当所述待控制无人机在所述禁飞区域中时，指令生成模块生成降落控制指令，并将所述降落控制指令通过无线信道发送至所述待控制无人机的干预模块，以使所述干预模块控制所述无人机降落。
可选地，所述识别系统对所述无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至所述雷达数据链系统的步骤，包括：通过无线通信信道向无人机的身份认证模块发送系统身份认证信息；当认证通过后，接收所述身份认证模块通过无线通信信道发送的二维码信息；对所述二维码信息进行解密，得到无人机的身份识别码；对所述身份识别码进行解析，得到无人机身份信息；将所述身份信息与备案库中预存的各无人机对应的身份信息进行匹配；若匹配成功，则确定所述无人机身份认证成功；若匹配失败，则确定所述无人机身份认证失败；将认证结果以及无人机身份信息返回至所述雷达数据链系统。
本发明实施例提供的电子围栏以及基于电子围栏的无人机控制方法，由电子围栏对指定空域进行监测，对于飞入指定空域内的无人机进行身份认证，对于身份认证失败的无人机，控制其飞行轨迹，从而干预飞入指定空域内无人机的极端行为，保障指定空域安全。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文可选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出可选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例一的一种电子围栏的结构框图；
图2示出了根据本发明实施例二的一种无人机控制系统间各系统的交互示意图；
图3示出了指定空域内的各子区域划分示意图；
图4示出了根据本发明实施例三的一种基于电子围栏的无人机控制方法的步骤流程示意图；
图5示出了根据本发明实施例四的一种基于电子围栏的无人机控制方法的步骤流程示意图；
图6示出了控制系统与无人机间的交互示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面通过详细的实施例对本发明的电子围栏、以及基于电子围栏的无人机控制方法进行说明。
实施例一
参照图1，示出了本发明实施例一的一种电子围栏的结构框图。
本发明实施例的电子围栏包括：雷达数据链系统101、识别系统102以及控制系统103。
雷达数据链系统101是一种数据适配、监管系统，与空管雷达系统对接。雷达数据链系统接收空管雷达系统上传的无人机雷达信息。具体地，当无人机在空管雷达系统所监测的指定空域内飞行时，空管雷达系统获取无人机雷达信息，并将其上传至雷达数据链系统。
识别系统102对无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至雷达数据链系统。
具体地，识别系统102可与国家注册管理机构的无人机认证系统相连，该认证系统可作为备案库，在备案库中存储有各个已登记无人机的归属信息以及身份信息。在无人机出厂前，可以为每台无人机均设置唯一标识身份的二维码。识别系统可以接收无人机上传的用于指示无人机身份的二维码信息，对二维码信息进行解析后得到无人机的身份信息，将无人机的身份信息与备案库中的身份信息进行匹配，若匹配成功则确定无人机已登记归属信息，并且可以进一步确定其责任归属；若匹配失败，则确定无人机未登记归属信息，其属于黑飞。
当认证结果为无人机身份认证失败时，雷达数据链系统101将雷达信息以及无人机身份信息发送至控制系统103。
控制系统103依据雷达信息，控制无人机身份信息所对应的无人机的飞行轨迹。
具体地，无人机在出厂前可以强制加入干预模块。控制系统控制无人机飞行轨迹时，可以向无人机的干预模块发送控制指令，由干预模块依据所接收到的控制指令控制无人机的飞行轨迹，从而实现对无人机的干预。
对于无人机的控制可以为控制无人机降落，还可以为控制无人机飞离指定空域。对无人机的具体控制可以依据无人机在指定空域中所处的具体位置决定，也可以由本领域技术人员根据实际需求进行设定，例如：无论无人机处于指定空域中的什么位置均直接控制其降落，再例如：无论无人机处于指定空域中的什么位置均控制其飞离指定空域。
本发明实施例提供的电子围栏，对指定空域进行监测，对于飞入指定空域内的无人机进行身份认证，对于身份认证失败的无人机，控制其飞行轨迹，从而干预飞入指定空域内无人机的极端行为，保障指定空域安全。
实施例二
参照图2，示出了本发明实施例二的一种无人机控制系统间各系统的交互示意图。
本发明实施例的无人机控制系统包括：电子围栏201、空管雷达系统202、无人机认证系统203以及干预模块204。电子围栏201包括雷达数据链系统2011、识别系统2012以及控制系统2013。
空管雷达系统202对指定空域进行监测，当监测到无人机在指定空域内飞行时，上传无人机雷达信息至电子围栏201的雷达数据链系统2011。
无人机雷达信息可以为无人机位置坐标，用于指示无人机的具体位置。
识别系统2012对无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至雷达数据链系统2011。
识别系统2012可与国家注册管理机构的无人机认证系统相连，该认证系统可作为备案库，在备案库中存储有各个已登记无人机的归属信息以及身份信息。在无人机出厂前，可以为每台无人机均设置唯一标识身份的二维码。在无人机飞入指定空域后，无人机与识别系统之间进行双向认证，以认证无人机是否已登记归属信息。识别系统与无人机之间进行双向认证，首先无人机对识别系统进行身份认证，然后识别系统对无人机进行身份认证。
具体地，识别系统2012可以包括：发送模块、接收模块、解密模块、解析模块、匹配模块以及结果返回模块。发送模块，通过无线通信信道向无人机的身份认证模块发送系统身份认证信息，其中，当认证通过后，无人机的身份认证模块通过无线通信信道发送的二维码信息至接收模块；接收模块，接收无人机的身份认证模块通过无线通信信道发送的二维码信息；解密模块，对二维码信息进行解密，得到无人机的身份识别码；解析模块，对身份识别码进行解析，得到无人机身份信息；匹配模块，将无人机身份信息与备案库中预存的各无人机对应的身份信息进行匹配；若匹配成功，则确定无人机身份认证成功；若匹配失败，则确定无人机身份认证失败；结果返回模块，将认证结果以及无人机身份信息返回至雷达数据链系统。
若身份认证成功则确定无人机已登记归属信息，并且可以进一步确定其责任归属；若身份认证失败，则确定无人机未登记归属信息，其属于黑飞。
雷达数据链系统2011接收识别系统2012发送到无人机身份认证结果。当认证结果为无人机身份认证失败时，雷达数据链系统将雷达信息以及无人机身份信息发送至控制系统2013。
无人机身份认证失败，则说明无人机当前飞行为黑飞，由于需要对黑飞进行控制，因此雷达数据链系统将雷达信息以及无人机身份信息发送至控制系统2013，由控制系统2013对无人机的飞行轨迹进行控制。
具体地，控制系统2013可以包括：无人机确定模块、定位模块以及指令生成模块。无人机确定模块，依据无人机身份信息确定待控制无人机；定位模块，依据雷达信息确定待控制无人机、在指定空域内所处的子区域；指令生成模块，生成与子区域对应的控制指令，并将控制指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块，以使干预模块依据控制指令控制无人机的飞行轨迹。
指定空域所包含的各子区域划分示意图如图3所示。指定空域可以包括如下子区域：风险区域、缓冲区域依据禁飞区域。本发明实施例中，针对不同子区域设置不同的干预措施，具体地：
当待控制无人机在风险区域中时，指令生成模块生成警告指令，并将警告指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块，以使干预模块将警告指令转发给无人机的地面控制终端。
当待控制无人机在缓冲区域中时，指令生成模块生成飞离控制指令，并将飞离控制指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块，以使干预模块控制无人机飞离指定空域；
当待控制无人机在禁飞区域中时，指令生成模块生成降落控制指令，并将降落控制指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块，以使干预模块控制无人机降落。
需要说明的是，在具体实现过程中对于指定空域所包含的各子区域的划分并不局限于图3中所示的划分方式，还可以将指定空域划分成俩个、四个或者更多各子区域。
本发明实施例提供的无人机控制系统，通过电子围栏对指定空域进行监测，对于飞入指定空域内的无人机进行身份认证，对于身份认证失败的无人机，控制其飞行轨迹，从而干预飞入指定空域内无人机的极端行为，保障指定空域安全。此外，在控制无人机的飞行轨迹时，依据无人机在指定区域中所处的具体子区域，选择与该子区域适配的控制方式，更加人性化。
实施例三
参照图4，示出了本发明实施例三的一种基于电子围栏的无人机控制方法的步骤流程图。
电子围栏包括雷达数据链系统、识别系统以及控制系统，本发明实施例的基于电子围栏的无人机控制方法包括以下步骤：
步骤401：雷达数据链系统接收空管雷达系统上传的无人机雷达信息。
其中，空管雷达系统对指定空域内飞行的无人机进行监测，并将监测到的无人机的雷达信息上传至雷达数据链系统。
步骤402：识别系统对无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至雷达数据链系统。
识别系统对无人机进行身份认证，目的是确定无人机是否已在无人机认证系统中登记归属信息。若身份认证成功，则确定无人机已登记归属信息；反正，则确定无人机未登记归属信息。
步骤403：当认证结果为无人机身份认证失败时，雷达数据链系统将雷达信息以及无人机身份信息发送至控制系统。
需要说明的是，当认证结果为无人机身份认证成功时，也可以将雷达信息以及无人机身份信息发送至控制系统。这是由于即便是该无人机并非黑飞，但是也可以由控制系统执行其主动控制权限，控制无人机的飞行轨迹。
步骤404：控制系统依据雷达信息，控制无人机身份信息所对应的无人机的飞行轨迹。
控制系统可以依据雷达信息确定无人机在指定空域内地具体位置，通过无人机身份信息可以确定待控制的无人机，确定了待控制对象、控制对象的位置后即可对待控制对象进行控制。
本发明实施例提供的基于电子围栏的无人机控制方法，通过电子围栏对指定空域进行监测，对于飞入指定空域内的无人机进行身份认证，对于身份认证失败的无人机，控制其飞行轨迹，从而干预飞入指定空域内无人机的极端行为，保障指定空域安全。
实施例四
参照图5，示出了本发明实施例四的一种基于电子围栏的无人机控制方法的步骤流程图。
电子围栏包括雷达数据链系统、识别系统以及控制系统，本发明实施例的基于电子围栏的无人机控制方法具体包括以下步骤：
步骤501：雷达数据链系统接收空管雷达系统上传的无人机雷达信息。
步骤502：识别系统对无人机进行身份认证，并将认证结果以及无人机身份信息返回至所述雷达数据链系统。
识别系统对无人机进行身份认证时，可与无人机之间进行双向认证，以认证无人机是否已登记归属信息，一种优选地双向认证方式如下：
首先，当无人机处于飞行状态时，识别系统通过无线通信信道向无人机的身份认证模块发送认证信息。
无人机的身份认证模块通过识别系统上报的认证信息，对识别系统的合法性进行认证。认证通过时则说明识别系统合法，反之则确定识别系统不合法。
其次，当确定识别系统合法时，无人机将用于指示无人机身份的二维码信息发送至识别系统。
识别系统接收无人机上传的用于指示无人机身份的二维码信息。
再次，识别系统对二维码信息进行解密，得到无人机的身份识别码；对身份识别码进行解析后得到无人机身份信息。
最后，识别系统将无人机身份信息与备案库中的身份信息进行匹配，若匹配成功则确定无人机身份认证成功，该无人机已登记归属信息，并且可以进一步确定其责任归属；若匹配失败，则确定无人机身份认证失败，该无人机未登记归属信息，其属于黑飞。
步骤503：当认证结果为无人机身份认证失败时，雷达数据链系统将雷达信息以及无人机身份信息发送至控制系统。
控制系统依据雷达信息，控制无人机身份信息所对应的无人机的飞行轨迹。具体控制方式如步骤504至步骤506中所述。
步骤504：控制系统依据无人机身份信息确定待控制无人机。
步骤505：依据雷达信息确定待控制无人机、在指定空域内所处的子区域。
本发明实施例中参照图6以指定空域内包括如下子区域：风险区域、缓冲区域依据禁飞区域，为例进行说明。
步骤506：控制系统生成与子区域对应的控制指令，并将控制指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块。
干预模块依据控制指令控制无人机的飞行轨迹。无人机出厂前设置有干预模块。
具体地，当待控制无人机在风险区域中时，指令生成模块生成警告指令，并将警告指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块，以使干预模块将所述警告指令转发给所述无人机的地面控制终端；
当待控制无人机在缓冲区域中时，指令生成模块生成飞离控制指令，并将飞离控制指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块，以使干预模块控制无人机飞离所述指定空域；
当待控制无人机在禁飞区域中时，指令生成模块生成降落控制指令，并将降落控制指令通过无线信道发送至待控制无人机的干预模块即图6中所示的极端干预模块，以使干预模块控制无人机降落。
本发明实施例提供的基于电子围栏的无人机控制方法，通过电子围栏对指定空域进行监测，对于飞入指定空域内的无人机进行身份认证，对于身份认证失败的无人机，控制其飞行轨迹，从而干预飞入指定空域内无人机的极端行为，保障指定空域安全。此外，在控制无人机的飞行轨迹时，依据无人机在指定区域中所处的具体子区域，选择与该子区域适配的控制方式，更加人性化。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的电子围栏以及基于电子围栏的无人机控制方法中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。