基于北斗與5G技術(shù)的農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)運(yùn)行監(jiān)管架構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

2021年 3期 農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 基于北斗與 5G技術(shù)的農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)運(yùn)行監(jiān)管架構(gòu)設(shè)計(jì) 胡小蒙 王 子楷 趙婧冰 中 國(guó) 民 航大 學(xué) 天津 300300 1 項(xiàng)目背景 我國(guó) 為 農(nóng) 業(yè) 大 國(guó) 無(wú) 人機(jī) 航空 植 保 具有 廣 闊 發(fā)展 空 間與 應(yīng)用 前景 農(nóng) 業(yè) 植 保 無(wú) 人機(jī) 低 空 低 量 施 藥 作 業(yè) 比 傳 統(tǒng)地 面 機(jī) 械 或 人 力 噴灑 作 業(yè) 具有效率 更 高 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 更 小 的 優(yōu) 點(diǎn) 比大 型 飛機(jī)施 藥 作 業(yè) 成 本 更 低 能滿足 高 效 農(nóng) 業(yè) 精準(zhǔn) 農(nóng) 業(yè) 智慧 農(nóng) 業(yè) 的發(fā)展 需 求 隨著信息 通 訊 物 聯(lián) 網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展 無(wú) 人機(jī) 硬 件 已 日 趨 小 型 化 智 能 化 低成 本 化 低功 耗 化 進(jìn) 而 引 發(fā)了 一 股 無(wú) 人 機(jī) 熱 但 在 已 經(jīng) 到 來(lái) 的 無(wú) 人機(jī) 浪潮 中 飛 行 安 全 受 到了 巨 大 的 挑戰(zhàn) 對(duì) 于 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 系統(tǒng)的 需 求 愈 發(fā) 凸 顯 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行監(jiān) 管 體 系 建 立 的基 礎(chǔ) 是 無(wú) 人機(jī)飛 行 信息 包括 位 置 三維 航 跡 等 的 獲取 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行監(jiān) 管 體 系 建 立 的 核心 是 無(wú) 人機(jī) 沖突探 測(cè) 與 解 脫 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行監(jiān) 管 體 系 建 立 的 標(biāo) 志 是 一個(gè) 成 熟 的 軟件平臺(tái) 本 團(tuán)隊(duì) 將從 這 三 個(gè) 切 入點(diǎn) 對(duì) 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 系統(tǒng)的 建 立 進(jìn) 行相關(guān) 探 索 進(jìn) 一步 推動(dòng) 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行規(guī) 范 化 有 序 化 促 進(jìn) 我國(guó) 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 服 務(wù) 的發(fā)展 2 研究現(xiàn)狀 2 1無(wú)人機(jī)運(yùn)行 監(jiān)視技術(shù) 研究現(xiàn)狀 目 前 大多 數(shù) 無(wú) 人機(jī) 屬 于 低 空 慢 速 小 目 標(biāo) 以 下 簡(jiǎn) 稱 低 慢 小 目 標(biāo) 的 一類 國(guó) 內(nèi) 外 對(duì) 于 此類目 標(biāo) 的 運(yùn) 行 監(jiān) 測(cè) 研究 較多 按照 其 運(yùn) 行監(jiān) 測(cè) 思路 可 大 致 分為 地 面 基 站 主 動(dòng) 搜 索 以 雷達(dá) 技術(shù) 為 代 表 與 無(wú) 人機(jī)自 動(dòng)廣 播 以 ADS B技術(shù) 為 代 表 兩 類 雷達(dá) 技術(shù) 方面 文 獻(xiàn) 1 提出 了 一 種基于 微 多 普勒 分 析 的 檢 測(cè) 方法 文 獻(xiàn) 2 提出 了 一 種基于 雜聲白 化 處 理的 MTD檢 測(cè) 新 方法 但 由 于 實(shí) 際運(yùn) 行 中 雜 波 環(huán) 境 復(fù) 雜 等 問(wèn)題 利 用 雷達(dá) 對(duì) 于 低 慢 小 目 標(biāo) 進(jìn) 行 探 測(cè) 仍 然具有一 定 難 度 除 了 雷達(dá) 技術(shù) 激光探 測(cè)技術(shù) 與 光 電 探 測(cè)技術(shù) 也 是 屬 于地 面 基 站 主 動(dòng) 搜 索 一類 文 獻(xiàn) 3 設(shè)計(jì) 了基于 激光探 測(cè)技術(shù)的 低 慢 小 目 標(biāo) 監(jiān) 測(cè)系統(tǒng) 文 獻(xiàn) 4 研 制 了基于 光 電 探 測(cè)的 低 慢 小 目 標(biāo) 的 光 電 系統(tǒng) 上 述 方 案 對(duì)設(shè) 備 精 度 及 氣象 條件 要 求 較高 探 測(cè) 范圍 有 限 且 成 本 高 不 利 摘 要 隨著智慧 農(nóng)業(yè)的 興起 農(nóng)業(yè) 植 保 無(wú) 人機(jī)以 藥 人分 離 機(jī)人分 離 安 全 高效 生長(zhǎng) 全 周 期植 保機(jī) 械 化 等 優(yōu)點(diǎn)逐漸 應(yīng)用 到 各種農(nóng)作 物 農(nóng) 藥噴灑 作業(yè)中 在我國(guó) 墾區(qū) 大 面積 種 植 地 區(qū)已 實(shí) 現(xiàn)了大 范圍 的 推 廣和應(yīng)用 科研人 員還針 對(duì)農(nóng)村 小面積 種 植 地 區(qū) 研 發(fā)了 多款 農(nóng)業(yè) 植 保 無(wú) 人機(jī) 解決 了水 稻 玉米 中 后期 丘陵 地 區(qū) 經(jīng)濟(jì)作 物 等 不 適 合地 面 機(jī) 械噴灑 作業(yè)的問(wèn)題 農(nóng)業(yè) 植 保 無(wú) 人機(jī) 廣泛應(yīng)用的 同時(shí) 也 隨 之 帶來(lái) 了 監(jiān) 管 方 面 的 諸多 問(wèn)題 文章運(yùn) 用 北斗 和 5G賦 能 采 用 飛 行信息 共享 技術(shù) 來(lái) 提 升 數(shù)據(jù) 互傳 效率 設(shè)計(jì) 了 一 套 可 視 化 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 架構(gòu) 為 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行提 供 理 論 支撐 和 實(shí)踐 途徑 關(guān)鍵詞 北斗 5G 飛 行信息 共享 技術(shù) 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 中圖分類號(hào) V279 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 2096 9902 2021 03 0079 04 Abstract Withtheriseofsmartagriculture agriculturalplantprotectionUAVhasbeengraduallyappliedtovariouscrop pesticidesprayingoperations withtheadvantagesofdrug humanseparation machine humanseparation safetyandefficiency growthfull cycleplantprotectionmechanization andsoon Ithasbeenwidelypopularizedandappliedinlarge scaleplanting areasinChina sreclamationareas ChinahasalsodevelopedanumberofagriculturalplantprotectionUAVsforsmallplanting areasinruralareas Theproblemsthatthecashcropsinthemiddleandlaterstagesofriceandcornandhillyareasarenot suitableforsurfacemechanicalsprayingaresolved ThewideapplicationofagriculturalplantprotectionUAValsobringsmany problemsinsupervision ThispaperusesBeidouand5Gempowermentandadoptsflightinformationsharingtechnology to improvetheefficiencyofdatatransmission andthusdesignsasetofvisualUAVsupervisionandoperationframework soas toprovidetheoreticalsupportandpracticalapproachesforUAVsupervisionandoperation Keywords Beidou 5G flightinformationsharingtechnology UAVsupervision 基 金項(xiàng)目 本論 文 獲 中 國(guó)民航大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目 編號(hào) IEKCAUC2020004 資 助 79 2021年 3期 農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 于系統(tǒng)的推廣以及 復(fù) 雜環(huán) 境 下 的 運(yùn) 行 借鑒 現(xiàn)有 民 航空 中 交 通 管理的 成 熟 體 系 無(wú) 人機(jī)自 動(dòng)廣 播 其自 身 信息 將 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行監(jiān) 測(cè)的 規(guī) 范 化 運(yùn) 行 文 獻(xiàn) 5 根 據(jù) 我國(guó) 低 空空域 管理 現(xiàn) 狀 設(shè)計(jì)一 種基于 北 斗 RDSS和 ADS B技術(shù)的 無(wú) 人機(jī) 空 管系統(tǒng)的 體 系 結(jié) 構(gòu) 為 低 空空域 無(wú) 人機(jī) 的 安 全 飛 行提 供 了 一 種技術(shù) 保 障 手 段 文 獻(xiàn) 6 基于北 斗 和 ADS B技術(shù) 設(shè)計(jì) 了 一 套裝 載 在 無(wú) 人機(jī) 上 的 運(yùn) 行監(jiān) 測(cè) 模 塊 以及 對(duì) 無(wú) 人機(jī) 進(jìn) 行 定位以 及管理的 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 視管理系統(tǒng) 文 獻(xiàn) 7 通過(guò)分析 得到 監(jiān) 視 誤 差 主 要 由 GPS接 收 機(jī) 誤 差 數(shù)據(jù) 鏈誤 差 和系統(tǒng) 延 時(shí) 誤 差 組 成 2 2 無(wú)人機(jī)運(yùn)行 監(jiān)管系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀 目 前 世 界 范圍 內(nèi) 對(duì) 無(wú) 人機(jī) 尤 其 是 消費(fèi)級(jí) 無(wú) 人機(jī) 的管 控 政 策 存 在 較大 的 差 異 以 美 國(guó) 為 代 表 美 國(guó) 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 開 始 實(shí) 行 實(shí) 名 注 冊(cè) 制度 并 且 相關(guān) 的 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行 管 理系統(tǒng) 如 LATAS已 經(jīng) 開 始 接 受 項(xiàng) 目 FAA Pathfinder 和 NASA UTM 測(cè) 試 我國(guó) 部 分 地 區(qū) 也 已 經(jīng) 開 始 實(shí) 行 無(wú) 人機(jī)實(shí) 名登 記 的 政 策 8 相關(guān) 的管理系統(tǒng) 諸 如 優(yōu) 云 系 統(tǒng) 也取 得了 一 定的 成 果 通過(guò)對(duì) 表 1與 表 2的 分析 國(guó) 外 研 制 的 軟件 記錄 數(shù) 據(jù) 相對(duì) 全 面 性能 穩(wěn) 定可 靠 相比 之 下國(guó) 內(nèi) 無(wú) 人機(jī) 管理 系統(tǒng) 仍 存 在 許 多 不 足 如 監(jiān) 視數(shù)據(jù) 獲取 需 加 裝 U Box 降低 了 無(wú) 人機(jī) 有效 載 荷 依 賴 于 單一監(jiān) 視數(shù)據(jù) 鏈 無(wú) 法 保 證 監(jiān) 視數(shù)據(jù)的 穩(wěn) 定 有效 缺 乏 實(shí)時(shí) 危險(xiǎn)探 測(cè) 功 能 9 針 對(duì) 上 述 研究 項(xiàng) 目 團(tuán)隊(duì) 提出 了 一 種以基于北 斗 與 5G的 飛 行 信息 共享 技術(shù) 以 一 款 軟件平臺(tái) 實(shí) 現(xiàn) 可視化 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 的 架構(gòu) 實(shí) 現(xiàn)對(duì) 無(wú) 人機(jī)飛 行 數(shù)據(jù)的動(dòng) 態(tài) 監(jiān) 視以及管理 進(jìn) 一步 推動(dòng) 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行規(guī) 范 化 有 序 化 促 進(jìn) 我國(guó) 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 服 務(wù) 的發(fā)展 3架構(gòu)實(shí)現(xiàn) 3 1 飛行 信息 共享 技術(shù) 無(wú) 人機(jī) 沖突探 測(cè) 與規(guī) 范 管 控 的 前 提 是 無(wú) 人機(jī)能夠 監(jiān) 視 在 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行監(jiān) 管 體 系的 構(gòu) 建 中 最 理想的 飛 行 信息 獲取 方 式 是 類 似 ADS B技術(shù)的 合 作 式 方 式 自 動(dòng) 通過(guò) 機(jī) 載 的 導(dǎo) 航設(shè) 備 來(lái) 獲 得 本 機(jī) 的 實(shí)時(shí) 位 置 高度 飛 行 速 度 等 信息 并 以全 向 廣 播 方 式 發(fā) 送 信息 以 實(shí) 現(xiàn)設(shè) 備 間 交 流 共 享 但 傳 統(tǒng)的 ADS B技術(shù) 有 兩 個(gè) 缺陷 1 定位系統(tǒng) 單一 無(wú) 人機(jī) 的發(fā)展 已 經(jīng) 進(jìn) 入 智 能 化 階段 在 實(shí) 際運(yùn) 用中 被賦予諸 多 重要 任務(wù) 在這些 任務(wù) 中不 乏 高 密 度 機(jī) 組 飛 行 以及 復(fù) 雜 城 市 空間 內(nèi)的 飛 行 其 運(yùn) 行 環(huán) 境 等 條件 對(duì) 無(wú) 人機(jī) 位 置 信息的 精度 要 求 較高 目 前 ADS B技術(shù)的定位信息 由 GPS提 供 受 制 于技術(shù) 水 平 相關(guān) 政 府 政 策 等 條件 目 前 GPS提 供 的定位 精度并 不 能滿足 未 來(lái) 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行 的要 求 文 獻(xiàn) 7 通過(guò)分析 得到 ADS B技術(shù)的 監(jiān) 視 誤 差 主 要 由 GPS接 收 機(jī) 誤 差 數(shù)據(jù) 鏈誤 差 和系統(tǒng) 延 時(shí) 誤 差 組 成 2 通 信技術(shù) 落 后 通 信技術(shù)在 ADS B技術(shù) 上 的應(yīng) 用 主 要 分為 a 在定位系統(tǒng)內(nèi) 用數(shù)據(jù) 鏈 連 接 用 戶 設(shè) 備 和數(shù)據(jù)中 心 b 在 上 下 行 鏈 路 中 傳 播 飛 行 信息數(shù)據(jù) 基于以 上 分析 構(gòu) 建 了 飛 行 信息 共享體 系 采 取 類 ADS B的 方 式 并 采 納 了北 斗 技術(shù) 與 5G技術(shù) 以 提高 在 所屬開發(fā)商 管理系統(tǒng)名稱 具體特點(diǎn) NASA UTM 是基于云端的系統(tǒng) 為無(wú)人機(jī)提供飛行信息 包括空域設(shè)計(jì) 間隔管理 天氣預(yù)報(bào) 地形與人工障 礙物避免等功能 日本Clue公司 無(wú)人機(jī)云平臺(tái) 為飛行公司管理各種無(wú)人機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù) 是無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái) 美國(guó)Transtrex 無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)地理 空間限制系統(tǒng) 管理在 500英尺高度下 飛行的無(wú)人機(jī) 其 云計(jì) 算應(yīng)用程序可持續(xù) 提供無(wú)人機(jī)的物理 技術(shù) 飛行限 制 狀況實(shí)時(shí) 信息 Pre ci s ion H a wk 無(wú)人機(jī)數(shù) 字化 空 中 交通控 制系統(tǒng) 采用 云 技術(shù) 飛行 器都會(huì) 在云端 軟件中 報(bào) 告自身 的飛行動(dòng)態(tài)信息 以 能 夠自 動(dòng) 警醒彼此 避免 碰撞 FAA 和全球三大 無(wú)人機(jī)制 造 商 Ur b an 該軟件目 的是在 360米或者更低 的 高 空 模擬傳 統(tǒng)的無(wú)人機(jī)空 中交通控 制系統(tǒng) 可以 為無(wú)人機(jī)提 交 飛 行 路線圖 避免發(fā) 生沖突 表 1國(guó) 外無(wú) 人機(jī)運(yùn) 行管理 系統(tǒng) 所屬公司 管理系統(tǒng)名稱 具體特點(diǎn) 中 國(guó)AOP A U Cl oud 優(yōu) 云 系統(tǒng) 該 系統(tǒng) 推 動(dòng) 和加速了互聯(lián)網(wǎng)向低 空 民用 無(wú)人機(jī) 監(jiān) 管 領(lǐng) 域 拓展 集成 了低 空空域 民用 無(wú)人機(jī)飛 行管理動(dòng)態(tài) 大 數(shù)據(jù) 也 是 第一個(gè)獲得 民 航局 飛行 標(biāo)準(zhǔn) 司 批準(zhǔn) 的無(wú)人機(jī)云系統(tǒng) 青島 云 世紀(jì) U Care系統(tǒng) 主要由 飛行服務(wù) 移 動(dòng)端 W eb端 云服務(wù)平臺(tái) 和監(jiān) 管平臺(tái)等 部分組成 U Care系統(tǒng)能 夠 將獲 取 的無(wú)人機(jī)飛行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí) 同步 傳 輸至 空管 自 動(dòng) 化 系統(tǒng) 可 彌補(bǔ)當(dāng)前 低 空空域 監(jiān) 視盲區(qū) 大 疆 遙 控 航 空 器 安 全 管理服務(wù)系統(tǒng) 用 戶 可通 過(guò)手 機(jī) 應(yīng)用程序 與 航 空 器 進(jìn) 行 聯(lián)網(wǎng) 提 前申 報(bào)飛行計(jì) 劃 亦 可 在 操 控 飛行的 過(guò) 程中 實(shí)時(shí) 獲取 飛行限制空域等飛行 情 報(bào)信息 建立 與管理 部門 的 有效溝 通 表 2國(guó)內(nèi) 無(wú) 人機(jī)運(yùn) 行管理 系統(tǒng) 80 2021年 3期 農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 飛 行 信息 共享體 系 通 信 定位 方面 的 能 力 圖 1展 現(xiàn) 了 該 體 系的 構(gòu)架 圖 1 飛 行信息 共享 體 系 該 體 系 由 發(fā) 送 模 塊 與 接 收 模 塊 組 成 發(fā) 送 模 塊 含 數(shù)據(jù) 采 集 模 塊 信息 編碼 模 塊 調(diào)制 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 5G信 號(hào) 發(fā) 送驅(qū) 動(dòng) 模 塊 接 收 模 塊 含 5G信 號(hào) 接 收 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 解 調(diào) 校 驗(yàn) 模 塊 信息 解 碼 模 塊 各 模 塊 功 能 介紹 如 下 1 數(shù)據(jù) 采 集 模 塊 利 用 機(jī)載傳 感 器 設(shè) 備 采 集 無(wú) 人 機(jī) 設(shè) 備 的 實(shí)時(shí)飛 行 信息 包括 四 維 航 跡 氣 壓溫 度 等數(shù) 據(jù) 并將 上 述 信息 打 包 發(fā) 送至 信息 編碼 模 塊 2 信息 編碼 模 塊 將 飛 行 信息數(shù)據(jù) 編碼 為 特 定 格 式 的 幀 并通過(guò) UDP報(bào) 文 傳 輸 至 調(diào)制 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 3 調(diào)制 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 將 編碼 數(shù)據(jù) 由 二 進(jìn) 制 轉(zhuǎn) 為復(fù) 數(shù) 數(shù)據(jù) 并將復(fù) 數(shù)數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn) 化 為 脈沖 碼 后調(diào)制為 5G信 號(hào) 4 5G信 號(hào) 發(fā) 送驅(qū) 動(dòng) 模 塊 將 經(jīng) 過(guò)調(diào)制后 的 5G信 號(hào) 發(fā) 送至 功 率 放 大 器 放 大 并 驅(qū) 動(dòng)發(fā) 射 天線 發(fā) 射 5G信 號(hào) 5 5G信 號(hào) 接 收 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 驅(qū) 動(dòng) 接 收 天線 接 收 5G 信 號(hào) 并 獲取 經(jīng) 過(guò) 低 噪聲 信 號(hào) 放 大 器 放 大后 的 5G信 號(hào) 6 解 調(diào) 校 驗(yàn) 模 塊 將 5G信 號(hào) 解 調(diào)為有效 的 連續(xù) 脈沖 信 號(hào) 并將 該 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 為 特 定 格式 的 幀 并 根 據(jù) 前 導(dǎo) 脈沖 的 相關(guān) 檢 測(cè) 算 法 判 斷 幀 的 有效 性 經(jīng) 校 驗(yàn) 后有效 的 幀 通過(guò) UDP報(bào) 文 傳 輸 至 信息 解 碼 模 塊 7 信息 解 碼 模 塊 對(duì)通過(guò) UDP報(bào) 文 接 受 到的 幀 進(jìn) 行規(guī) 范 解 碼 將 其 轉(zhuǎn) 化 為 飛 行 信息數(shù)據(jù) 目 前 北 斗 技術(shù) 已 具 備 在全 國(guó)范圍 內(nèi) 提 供 厘 米 級(jí) 后處 理 毫 米 級(jí) 高精度 定位基 本 服 務(wù) 能 力 結(jié) 合 5G通 信 技術(shù) 高 速 率 低 延 時(shí) 超 高 密 度 連 接 等 特 點(diǎn) 該 飛 行 信息 共享體 系 能夠 幫助 無(wú) 人機(jī) 設(shè) 備實(shí) 現(xiàn)準(zhǔn)確 快速 確 定 自 身 飛 行 信息 并 交 流 共享 該 飛 行 信息 共享體 系 還 得 益 于北 斗 技術(shù) 特 有 的 短報(bào) 文 功 能 與 5G技術(shù)的 D2D鏈 路 能夠 實(shí) 現(xiàn) 普 通 移動(dòng) 通 信信 號(hào) 不 能 覆 蓋 地 區(qū)與大規(guī) 模 機(jī) 隊(duì) 機(jī) 群 的 飛 行 任務(wù) 完 善 了 該 系統(tǒng)的應(yīng)用 情 景 探 索 了 無(wú) 人 機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行體 系的進(jìn) 一步 覆 蓋 3 2系統(tǒng) 架構(gòu) 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 了 一 款 基于北 斗 與 5G的 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 服 務(wù) 架構(gòu) 平臺(tái) 下 稱 平臺(tái) 的 軟件 框 架 如 圖 2 該 架構(gòu) 將 北 斗 定位 5G通 信等技術(shù) 融入 并 添 加 飛 行 信息管 理 沖突 預(yù) 警 等 功 能 具有一 定可 行 性 3 2 1 平臺(tái) 服 務(wù) 對(duì) 象 該平臺(tái) 面 向 無(wú) 人機(jī)所 有個(gè) 人 企 業(yè) 飛 行 操 縱 者 下 稱 飛 手 空域 管理 員 飛 行計(jì)劃 審 批 員 飛 行調(diào)度 員 平臺(tái) 管理 員 等不 同 用 戶 類 型 開 放 相 應(yīng) 職 能 如 下 1 無(wú) 人機(jī)所 有個(gè) 人 企 業(yè) 購(gòu)買 及 注 冊(cè) 對(duì) 應(yīng) 無(wú) 人機(jī) 的 擁 有 者 可 將 該 機(jī)飛 行 權(quán) 限 授 權(quán) 于 飛 手 2 飛 手 獲取 無(wú) 人機(jī) 單 次 或 長(zhǎng) 期飛 行 權(quán) 限 的 操 縱 者 在執(zhí) 行 飛 行 任務(wù) 前 需通過(guò) 平臺(tái) 提 交 飛 行計(jì)劃 經(jīng) 批 準(zhǔn)后 在 規(guī) 定 時(shí) 間 內(nèi) 飛 行 作 業(yè) 3 空域 管理 員 在 指 定 分 配 的 空域 內(nèi)進(jìn) 行 流 量監(jiān) 控 預(yù) 報(bào) 等 4 飛 行計(jì)劃 審 批 員 通過(guò) 平臺(tái) 接 收 飛 行計(jì)劃 申請(qǐng) 依 照 規(guī) 章 環(huán) 境 條件 流 量 預(yù) 測(cè)等進(jìn) 行 無(wú) 人機(jī) 放 行 5 飛 行調(diào)度 員 確 保 各 無(wú) 人機(jī) 在 獨(dú) 立 不 受 干擾 情 況 下 完成 起飛 地 至 降 落 地的 飛 行 任務(wù) 在 沖突 預(yù) 測(cè)及 解 脫 規(guī)劃后與 飛 行 操 縱 方 溝 通 6 平臺(tái) 管理 員 作 為 平臺(tái) 監(jiān) 管 方 統(tǒng) 籌 管理 上 述 所 有類 型 賬 戶 信息 3 2 2 平臺(tái)軟件 架構(gòu) 平臺(tái)軟件 按服 務(wù) 需 求 分為 注 冊(cè)登 錄 平臺(tái) 服 務(wù)兩 大 界 面 注 冊(cè)登 錄 界 面 承擔(dān) 用 戶 身 份 注 冊(cè) 核 實(shí) 登 錄 兩 個(gè) 功 能 并對(duì) 應(yīng) 后 端 身 份 信息 庫(kù) 注 冊(cè) 時(shí) 需 填寫 用 戶 類 型 用 戶 名 密 碼 聯(lián) 系 方 式 等 通 用信息及不 同 用 戶 類 型 專 有 信息 登 錄 時(shí) 鍵 入 信息 與 身 份 信息 庫(kù) 內(nèi) 對(duì) 照 一 致 方 可進(jìn) 入 平臺(tái) 服 務(wù) 界 面 在 平臺(tái) 服 務(wù) 界 面 中 提 供 用 戶 中 心 權(quán) 限 管理 設(shè) 備 管理 飛 行計(jì)劃 飛 行空域 信息 氣象 信息 飛 行 沖突 規(guī) 劃 七 則 功 能 頁(yè) 用 戶 中 心 頁(yè) 可進(jìn) 行個(gè) 人 信息管理 修 改 確 認(rèn) 并 替 換身 份 信息 庫(kù) 內(nèi) 對(duì) 應(yīng)內(nèi)容 該 頁(yè) 面同 時(shí) 提 供 查 看 數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì) 日 志 管理 錯(cuò)誤 查 詢 等用 戶 信息 權(quán) 限 管 81 2021年 3期 農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化 智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 JournalofSmartAgriculture 理 頁(yè) 為 不 同類 型 用 戶 提 供 不 同 服 務(wù) 如 無(wú) 人機(jī)所 有 者 及 飛 手 在 該 頁(yè) 面 進(jìn) 行 飛 行 權(quán) 限 交 接 各 類 管理 人員 在 該 頁(yè) 面 進(jìn) 行 所 屬權(quán) 限 的管理 控制 設(shè) 備 管理 頁(yè) 中 無(wú) 人機(jī)所 有 者 飛 手 能夠 進(jìn) 行 飛 行 器 設(shè) 備 的 綁 定 解 綁 及信息 修 改 飛 行計(jì)劃 頁(yè) 為 飛 手 進(jìn) 行 飛 行計(jì)劃 申請(qǐng) 飛 行計(jì)劃 審 批 員 進(jìn) 行 申請(qǐng) 的 批 準(zhǔn) 或 駁回 計(jì)劃 包括 起飛 地 降 落 地 飛 行 器 編號(hào) 及 型號(hào) 飛 行 時(shí) 段 及 時(shí) 間 預(yù) 定 路 線 等 詳細(xì) 信息 飛 行空域 信息 頁(yè) 可 查 看 不 同空域 實(shí)時(shí) 情況 用 戶 根 據(jù) 提 供 的信息 判 斷 流 量 情況 選擇 合 適 時(shí) 間 執(zhí) 行 或 批 準(zhǔn) 飛 行 任務(wù) 氣象 信息 頁(yè) 提 供 與 飛 行相關(guān) 的 實(shí)時(shí)氣象 參 數(shù) 對(duì) 未 來(lái) 時(shí) 刻 氣象 情況 進(jìn) 行 預(yù) 報(bào) 對(duì)計(jì) 算 飛 行 適宜 度 進(jìn) 行計(jì) 算 正 在 執(zhí) 行 飛 行 任務(wù) 的 無(wú) 人機(jī) 用 戶 將通過(guò) 平 臺(tái) 傳 輸 實(shí)時(shí)飛 行 數(shù)據(jù) 平臺(tái)依 此計(jì) 算 同一 或 相 鄰 空域 內(nèi) 的 無(wú) 人機(jī) 的 預(yù) 定 飛 行 軌 跡 是 否 存 在 沖突 對(duì) 于 存 在的 沖 突 平臺(tái) 利 用 特 殊 算 法 進(jìn) 行規(guī)劃 給 出 沖突 解 脫 的 最 佳 路 徑 通過(guò) 飛 行 沖突 規(guī)劃 頁(yè) 實(shí)時(shí)傳 輸 至 飛 手 用 戶 4結(jié)束語(yǔ) 本 文 基于 5G與 北 斗 的定位 傳 輸 模 塊 通過(guò) 應(yīng)用 新 興 技術(shù) 實(shí) 現(xiàn) 了 功 能 的 穩(wěn) 定 升 級(jí) 得到了更 加 精確 授 時(shí) 定位 從而 獲取 了更 加 準(zhǔn)確 的 飛 行 信息 為監(jiān) 管 運(yùn) 行 架 構(gòu) 提 供 了信息基 礎(chǔ) 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 服 務(wù)平臺(tái)軟件 的 搭 建對(duì) 于 探 索 實(shí) 踐 無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行具有建設(shè) 性 意 義 同 時(shí) 該軟件平臺(tái) 能夠 吸 收 諸 多 不 同 技術(shù) 可 逐 步 完 善 成 為一 款 功 能 強(qiáng) 大 應(yīng)用廣 泛且能夠 高效 解 決實(shí) 際 應(yīng)用 場(chǎng) 景 中 無(wú) 人機(jī) 沖突 解 脫 問(wèn)題 的 無(wú) 人機(jī) 運(yùn) 行監(jiān) 管 平臺(tái) 參考文獻(xiàn) 1 李秋菊 朱東 方 基 于 低 分 辨雷達(dá) 系統(tǒng) 的 無(wú) 人機(jī) 微多普勒特征 分析 J 科 技 創(chuàng)新 與應(yīng)用 2020 31 5 8 2 王 黨衛(wèi) 秦 江 敏 馬曉 巖 基 于 雜 波 白 化 處 理 海面低 速 弱 目標(biāo) 檢 測(cè) J 現(xiàn)代 雷達(dá) 2003 6 15 18 3 李 菠 孟 立 凡 李 晶 等 低 空慢 速 小 目標(biāo) 探 測(cè)與 定位 技術(shù) 研究 J 中 國(guó)測(cè) 試 2016 12 64 69 4 奚 玉 鼎 于 涌 丁媛媛 等 一 種快速 搜索空 中 低 慢 小 目標(biāo) 的 光 電 系 統(tǒng) J 光 電 工程 2018 45 4 58 67 5 王 雪峰 胡 瀟 楊 明 等 無(wú) 人機(jī) 空 管 領(lǐng)域 現(xiàn) 狀 分析 與 空 管 系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 現(xiàn)代 導(dǎo) 航 2016 7 5 330 334 6 劉 玨 張 恩宇 漆駿騫 等 基 于 北斗 與 ADS B技術(shù)的 無(wú) 人機(jī) 監(jiān)視 管 理 系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 科 技 創(chuàng)新 與應(yīng)用 2020 15 37 39 7 孫立 新 陳 亞 青 劉 國(guó) 毅 ADS B空 管 監(jiān)視 系統(tǒng) 誤差 分析 與 研究 J 武 漢 理工大 學(xué)學(xué) 報(bào) 2011 35 4 798 801 8 浙 江 購(gòu)買 無(wú) 人機(jī) 需實(shí) 名登記 J 中國(guó) 質(zhì)量萬(wàn)里 行 2019 6 6 9 李 博 無(wú) 人機(jī)運(yùn) 行 監(jiān) 管關(guān) 鍵 技術(shù) 研究 D 南 京 南 京航空航天 大 學(xué) 2017 圖 2無(wú) 人機(jī) 監(jiān) 管 運(yùn) 行 服務(wù) 平 臺(tái)軟件 框 架 圖 軟件 框 架 圖 82