[發明專利]用于監測無人駕駛飛行器的狀態的系統和方法

在審

• 申請號: 201910694022.5
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110780677A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 彼得·亨克
• 申請（專利權）人: 空中客車防務和空間有限責任公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁永凡;張春水

監測無人駕駛飛行器狀態的系統，其具有：第一通信單元；第二通信單元；用于傳輸飛行器的狀態數據的狀態傳輸單元；用于接收控制命令的接收單元；用于驗證飛行器狀態的計算單元；以及外部的控制與監測單元，其與計算單元連接并且具有輸入裝置。計算單元被配置成用于：實現飛行器的仿真模型，通過由模型誤差校正項適配仿真模型的函數元素來使仿真狀態向量追蹤先前測量的飛行狀態數據的子集，以及監測模型誤差校正項的曲線，并且在模型誤差校正項超出預先規定的區間極限時，將警告信號發送到控制與監測單元?？刂婆c監測單元還被配置成用于：在接收到警告信號時向用戶發出警告提示；顯示飛行器的飛行狀態數據；以及將控制模式改變為由用戶直接控制。

技術領域

本發明涉及用于監測無人駕駛飛行器的狀態的系統和方法。

背景技術

對飛行器進行認證的機構(例如EASA)在無人駕駛飛行器的民用準入法規的草案中提出要求，每臺飛行器必須由責任飛行員控制。這與該飛行員在飛機的駕駛艙中還是在地面上位于地面控制站中無關。通過地面控制站控制飛行器的飛行員可以通過對應的數據鏈接將控制命令發動到飛行器并且同時監測飛行器。

發明內容

在考慮所提到的法規的情況下，利用現有技術的裝置監測并且控制多臺無人駕駛飛行器只有借助同樣多的地面控制站才能實現。這可能導致飛行員的數量相當多，這些飛行員分別監測并且控制單一飛行器。

因此，本發明的目的在于，提出一種系統，該系統允許以所規定的可靠性和安全性來監測并且控制多個無人駕駛飛行器，而無需同樣多的飛行員。

該目的通過一種具有獨立權利要求1的特征的系統來實現。有利的實施方式和改進方案可以自從屬權利要求和以下說明書中得知。

提出一種用于監測無人駕駛飛行器的狀態的系統，所述系統具有：第一通信單元；第二通信單元，所述第二通信單元能夠整合到所述飛行器中；狀態傳輸單元，所述狀態傳輸單元能夠整合到所述飛行器中，用于傳輸所述飛行器的狀態數據；計算單元，所述計算單元與所述飛行器相關聯，用于監測所述飛行器的狀態；以及外部的控制與監測單元，所述控制與監測單元與所述計算單元連接，所述控制與監測單元具有輸入裝置，其中所述計算單元被配置成用于：實現所涉及的飛行器的仿真模型，其中所述仿真模型基于對具有仿真狀態向量的方程組的數值積分，接收所述狀態傳輸單元的飛行狀態數據，通過由至少一個模型誤差校正項逐步地適配所述仿真模型的至少一個函數元素來反復地使所述仿真狀態向量追蹤先前測量的飛行狀態數據的至少一個子集，以及監測所述至少一個模型誤差校正項的曲線，并且在所述模型誤差校正項一次或反復地超出預先規定的區間極限時，將警告信號發送到所述控制與監測單元，其中所述控制與監測單元被配置成用于：在接收到警告信號時立即向用戶發出警告提示；連續地顯示由所述狀態傳輸單元發送的所述飛行器的飛行狀態數據；以及通過將對應的切換命令發送到所述飛行器來將所述飛行器的控制模式改變為由所述用戶直接控制。

在此，根據本發明的系統還允許通過一個單一的控制與監測單元監測多個無人駕駛飛行器，該控制與監測單元由單一飛行員操縱。然而還為每個飛行器提供由用戶自主、獨立且直接地控制并且監測的可能性。在此，飛行器與飛行員的數量比率例如可能通過實際系統誤差率和誤報率的最差情況來定義。可能合適的是，通過根據本發明的系統監測一組最多5個、10個、20個或50個飛行器，其中僅存在一個單一的控制與監測單元。

通過根據本發明的系統，控制與監測單元可以在檢測到非常規狀況(該非常規狀況導致用于仿真模型追蹤的耗費突然增加)時立即指向或聚焦于所涉及的飛行器。該系統基本上基于三個核心部件，這些核心部件被稱為狀態發送單元、計算單元以及控制與監測單元。這些核心部件將在下文中關于其功能進行闡述。