一种无人机自动飞行许可管理方法

本发明属于无人机联动云计算、云处理领域，具体而言涉及一种无人机自动飞行 许可管理方法，实时航线检测采集、分析、规划飞行并向相关部门提交申请及处理的方法。

随着无人机技术越来越成熟，无人机的应用领域也越来越广泛，近两年除消费级 无人机火爆以外，无人机在其他很多行业也得到广泛发展，如物流无人机、航拍无人机、侦 查无人机等。

当前无人机申报空域及航线的流程大多是：1)、普通方式，递交相关材料，提前申 报飞行计划，飞前和飞后向当地空军管制处电话报备。上述流程总体而言，相对繁琐，对于 不熟悉流程的人而言，甚至相关部门的地址和都很难搞清楚，而且浪费人力成本、 时间成本。

2)、线上申请，登录中国空网(https：//www.airspace/)，提交相关信息，等待 审批，执行计划。上述流程相对于第一种方式而言更简单，但是需要执行无人机作业的单位 或个人提交各种材料等，如无人机操作者的有效证明、飞行许可证等文件，客户使用起来比 较麻烦。

本发明的目的在于提供一种无人机自动飞行许可管理方法，解决传统无人机飞行 航线审批过程繁琐、效率低，无法在线智能审核的技术问题。

为了解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种无人机自动飞行许可管理方法，包括如下步骤：

1)、搭建无人机飞行管理系统：无人机远程管理系统包括综控客户端、地面站客户 端、云端服务器和无人机端；无人机上设置有控制器和无线通讯模块，综控客户端、地面站 客户端也设置有无线通信模块，无人机与地面站客户端、云端服务器进行无线通信；用户通 过地面站客户端注册账户，每个账户对应绑定一架或多架无人机；

2)、上传飞行计划：用户通过地面站客户端登录账号后，对飞行计划数据包进行编 码，并将编码后的上传飞行计划数据包发送到云端服务器；所述飞行计划包括飞行时间、飞 行路线和执行飞行计划的无人机编号；

3)、审核飞行计划：云端服务器与中国空网(https：//www.airspace/)互联，通 过云端服务器能够实时查看已经通过中国空网审核的所有飞行计划；所述云端服务器接收 到飞行计划数据包后，进行解析，并进行鉴权操作，然后与中国空网中已通过审核的所有飞 行计划进行比较，判断执行本次飞行计划时，对应的空域及航线是否被占用、是否与其他无 人机的飞行计划存在冲突，同时检查本次飞行计划格式是否正常：

3.1)、若飞行计划异常或存在冲突，执行如下步骤：

3.1.1)云端服务器将查询结果发送给地面站客户端，通知用户重新设置飞行计 划，或者云端服务器根据用户飞行计划中的飞行时间点、无人机起飞点和终点因素，结合实 时获取到的中国空网数据库已经通过审核的所有飞行计划和本系统内其他飞行计划，通过 GPS/INS自适应组合导航算法，生成新的导航计划推送给地面站客户端；所述GPS/INS自适 应组合导航算法为现有技术，不再赘述。

3.1.2)、用户收到云端服务器发送的查询结果，根据云端服务器推送的导航计划 进行如下步骤：

3.1.2.1)、若用户上传新的飞行计划或者推送的导航计划，则重复步骤2)、3)；

3.1.2.2)、若用户取消计划，则直接结束此次飞行计划；

3.2)、若飞行计划没有异常，且与中国空网中已通过审核的所有飞行计划没有冲 突，执行如下步骤：

3.2.1)、云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数据包传送给 中国空网进行审批，等待审批结果，并将审查结果传给地面站客户端，地面站客户端再将审 查结果发送给无人机控制器；

3.2.2)、通过审批后，通过地面站客户端将已经通过审核的本次飞行计划发送给 无人机控制器，则到达飞行计划的起飞时间点后，无人机控制器根据飞行计划控制无人机 自主飞行，并通过地面站客户端实时向云端服务器推送实时航线状况；在飞行过程中，用户 可以通过综控客户端、地面站客户端实时查看无人机的相关飞行参数；

4)、根据飞行计划完成飞行任务，完成后返航；地面站客户端将此次飞行记录上报 至云端服务器，云端服务器进行数据存储，加入大数据分析库中，为下次制定飞行计划提供 帮助。

通过将云端服务器与中国空网(https：//www.airspace/)互联，将飞行计划上 传给云端服务器后，云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数据包传送 给中国空网进行审批，等待审批结果，并将审批结果传给地面站客户端，地面站客户端再将 审查结果发送给无人机控制器，非常方便、高效。解决了无人机申报飞行计划和空域时非常 麻烦且缺乏有效申请手段的问题，并且根据云端平台后端的大数据实时监测分析，从而为 用户生成新的航线，自动提交申请，解析报告，成为无人机自主飞行时复杂情况下及时申报 空域计划和完成作业的全功能导航。

进一步改进，所述步骤3.2.2)中，无人机在过程中，当遇到紧急异常情况：如临时 禁飞或者航线被占道，无人机控制器将紧急异常情况数据发送给地面站客户端，地面站客 户端将紧急异常情况数据再发送给云端服务器，云端服务器上报数据给中国空网，并根据 VSLAM视频算法和云端大数据分析进行实时导航，生成新的绕行航线，并将绕行航线生成新 的审批流程发送到中国空网进行重新审批，此时无人机悬停，等待用户发送控制指令和中 国空网重新审批结果或者根据预置策略返航；所述VSLAM视频算法为现有技术，不再赘述。

3.2.2.1)、若根据导航结果、用户指令及空网返回信息综合判断为返航，则无人机 返航；

3.2.2.2)、若中国空网允许根据绕行航线继续飞行，云端服务器将绕行航线通过 地面站客户端传送给无人机控制器，控制无人机根据新的航线继续飞行，直至完成飞行任 务。

当遇到紧急异常情况：如临时禁飞或者航线被占道，根据云端平台后端的大数据 实时监测分析，为用户生成新的航线，自动提交申请，解析报告，成为无人机自主飞行时复 杂情况下及时申报空域计划和完成作业的全功能导航。

进一步改进，所述云端服务器为CEEWA云端服务器，地面站客户端与云端服务器之 间使用异步NIO进行通信，并且基于CTP协议(CEEWA Transmission Protocol)使用自动编 解码技术增强消息传输可靠性；所述CTP协议自定义编解码，传送效率高、用更少的空间传 送更多的字节，加密压缩传送。

所述CEEWA云端服务器作为PASS云的中心管理节点，综合处理每架无人机和账户 的信息、分析用户行为，对综合控制端和无人机端进行综合管理；综合控制端和无人机端都 和CEEWA云端服务器互联，CEEWA云端服务器对综合控制端和无人机端发送的数据进行数据 转发，即将综合控制端的网络协议和无人机通信的私有协议进行相互转换并发送，CEEWA云 端服务器提供数据存储的能力，将传统存储在PC本机或者SD卡中的数据存储在云端。利用 云端大数据处理技术，为用户提供定制化的服务，如：森林火点检测，天然气管道泄漏，车辆 追踪等服务、提供restful接口，保证各种平台可方便快速接入、对实时视频流进行存储、支 持视频点播等。

进一步改进，所述综控客户端，即用户对无人机进行综合管理的终端，包括浏览器 (B/S架构)、安装在PC上的客户端(C/S架构)和移动客户端(安装指定APP的移动设备)三种 形式；在综控客户端，用户通过互联网可以查看本用户绑定和没有绑定的无人机的基本信 息，基本信息包括每架无人机型号、当前位置、是否在执行任务、执行什么任务，以及电量多 少；用户登录自己的账号后，可以对其绑定的无人机进行管理，即可以控制无人机起飞、降 落、上传任务、执行任务，对于没有绑定的无人机只能查看，没有权限进行管理、控制。例如 现在需要十架无人机去执行一个紧急任务，而本账号只绑定了六架无人机，且有一架正在 执行另外一个任务，则需要另外五架无人机一起协同完成任务，则该用户可以通过查看所 有无人机的信息，知道哪些无人机目前处于空闲状态，并与这些无人机对应账号的用户取 得联系，最后组成一个十架无人机团队共同去完成任务。

所述浏览器(B/S架构)形式，即为直接在互联网上登录账号，不需要在电脑等终端 上安装客户端，只需要一个服务器，并与互联网连通即可。所述C/S架构形式，需要客户在电 脑等终端上安装客户端，然后通过客户端才能登录账户。所述移动客户端，在移动设备上安 装对应的APP，用户通过移动终端打开APP登录账号，所述APP为申请人自主开发的用于管理 无人机的应用程序，可以安装在手机、平板电脑等移动终端上，体积小方便携带。三种形式 可以根据用户需要自主选择，以满足不同用户的要求。

进一步改进，所述在综控客户端设置有无人机社区，用户通过互联网可以在无人 机社区共享无人机的相关信息、租借无人机或其他专业设备、发布或者接受任务计划。充分 利用互联网技术，达到资源共享、设备利用率最大化的作用。所述无人机社区为申请人开发 的一个数据库社区论坛，所有用户均可以在该社区共享无人机相关信息，例如发布租、借无 人机或其他专业设备、发布或者接受任务计划等，充分利用互联网技术，达到资源共享、设 备利用率最大化的作用。

进一步改进，所述无人机端即无人机或无人机机，是真正执行用户指令的终端， 无人机端还可以挂载各种外部设备。如：喊话器、抛投器、相机等设备，并将无人机数据及挂 载采集到的数据上传到云端。

进一步改进，所述每个账户对应一个唯一的编码，每个无人机对应一个唯一的编 码，每个账户对应绑定一架或多架无人机，即无人机的编码与绑定的账号编码形成对应关 系；所述鉴权操作，即判断所管理、控制的无人机与该账号是否存在绑定关系，通过密码、口 令进行验证，提高安全性。

进一步改进，所述云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数据 包传送给中国空网进行审批，审批时间为5-20min，相对传统审批流程，大大缩短了飞行计 划审批时间，大幅度提高了审批效率。

与现有技术相比，本方案具有如下有益效果：

1、通过将云端服务器与中国空网(https：//www.airspace/)互联，将飞行计划 上传给云端服务器后，云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数据包传 送给中国空网进行审批，等待审批结果，并将审批结果传给地面站客户端，地面站客户端再 将审查结果发送给无人机控制器，非常方便、高效。解决了无人机申报飞行计划和空域时非 常麻烦且缺乏有效申请手段的问题。

2、在无人机飞行过程中，当遇到紧急异常情况：如临时禁飞或者航线被占道，根据 云端平台后端的大数据实时监测分析，为用户生成新的航线，自动提交申请，解析报告，成 为无人机自主飞行时复杂情况下及时申报空域计划和完成作业的全功能导航。

图1为CEEWA 云端控制器的系统架构图。

图2为无人机自动飞行许可管理方法的流程图。

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明的技术 方案进行清楚，完整的描述。

如图2所示，一种无人机自动飞行许可管理方法，包括如下步骤：

1)、搭建无人机飞行管理系统，如图1所示：无人机远程管理系统包括综控客户端、 地面站客户端、云端服务器和无人机端；无人机上设置有控制器和无线通讯模块，综控客户 端、地面站客户端也设置有无线通信模块，无人机与地面站客户端、云端服务器进行无线通 信；用户通过地面站客户端注册账户，每个账户对应绑定一架或多架无人机；

2)、上传飞行计划：用户通过地面站客户端登录账号后，对飞行计划数据包进行编 码，并将编码后的上传飞行计划数据包发送到云端服务器；所述飞行计划包括飞行时间、飞 行路线和执行飞行计划的无人机编号；

3)、审核飞行计划：云端服务器与中国空网(https：//www.airspace/)互联，通 过云端服务器能够实时查看已经通过中国空网审核的所有飞行计划；所述云端服务器接收 到飞行计划数据包后，进行解析，并进行鉴权操作，然后与中国空网中已通过审核的所有飞 行计划进行比较，判断执行本次飞行计划时，对应的空域及航线是否被占用、是否与其他无 人机的飞行计划存在冲突，同时检查本次飞行计划格式是否正常：

3.1)、若飞行计划异常或存在冲突，执行如下步骤：

3.1.1)云端服务器将查询结果发送给地面站客户端，通知用户重新设置飞行计 划，或者云端服务器根据用户飞行计划中的飞行时间点、无人机起飞点和终点因素，结合实 时获取到的中国空网数据库已经通过审核的所有飞行计划和本系统内其他飞行计划，通过 GPS/INS自适应组合导航算法，生成新的导航计划推送给地面站客户端；

3.1.2)、用户收到云端服务器发送的查询结果，根据云端服务器推送的导航计划 进行如下步骤：

3.1.2.1)、若用户上传新的飞行计划或者推送的导航计划，则重复步骤2)、3)；

3.1.2.2)、若用户取消计划，则直接结束此次飞行计划；

3.2)、若飞行计划没有异常，且与中国空网中已通过审核的所有飞行计划没有冲 突，执行如下步骤：

3.2.1)、云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数据包传送给 中国空网进行审批，等待审批结果，并将审查结果传给地面站客户端，地面站客户端再将审 查结果发送给无人机控制器；

3.2.2)、通过审批后，通过地面站客户端将已经通过审核的本次飞行计划发送给 无人机控制器，则到达飞行计划的起飞时间点后，无人机控制器根据飞行计划控制无人机 自主飞行，并通过地面站客户端实时向云端服务器推送实时航线状况；在飞行过程中，用户 可以通过综控客户端、地面站客户端实时查看无人机的相关飞行参数；当遇到紧急异常情 况：如临时禁飞或者航线被占道，无人机控制器将紧急异常情况数据发送给地面站客户端， 地面站客户端将紧急异常情况数据再发送给云端服务器，云端服务器上报数据给中国空 网，并根据VSLAM视频算法和云端大数据分析进行实时导航，生成新的绕行航线，并将绕行 航线生成新的审批流程发送到中国空网进行重新审批，此时无人机悬停，等待用户发送控 制指令和中国空网重新审批结果或者根据预置策略返航；

3.2.2.1)、若根据导航结果、用户指令及空网返回信息综合判断为返航，则无人机 返航；

3.2.2.2)、若中国空网允许根据绕行航线继续飞行，云端服务器将绕行航线通过 地面站客户端传送给无人机控制器，控制无人机根据新的航线继续飞行，直至完成飞行任 务。

4)、根据飞行计划完成飞行任务，完成后返航；地面站客户端将此次飞行记录上报 至云端服务器，云端服务器进行数据存储，加入大数据分析库中，为下次制定飞行计划提供 帮助。

通过将云端服务器与中国空网(https：//www.airspace/)互联，将飞行计划上 传给云端服务器后，云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数据包传送 给中国空网进行审批，等待审批结果，并将审批结果传给地面站客户端，地面站客户端再将 审查结果发送给无人机控制器，非常方便、高效。解决了无人机申报飞行计划和空域时非常 麻烦且缺乏有效申请手段的问题，当遇到紧急异常情况：如临时禁飞或者航线被占道，根据 云端平台后端的大数据实时监测分析，为用户生成新的航线，自动提交申请，解析报告，成 为无人机自主飞行时复杂情况下及时申报空域计划和完成作业的全功能导航。

在本实施例中，所述云端服务器为CEEWA云端服务器，地面站客户端与云端服务器 之间使用异步NIO进行通信，并且基于CTP协议(CEEWA Transmission Protocol)使用自动 编解码技术增强消息传输可靠性；所述CTP协议自定义编解码，传送效率高、用更少的空间 传送更多的字节，加密压缩传送。

所述CEEWA云端服务器作为PASS云的中心管理节点，综合处理每架无人机和账户 的信息、分析用户行为，对综合控制端和无人机端进行综合管理；综合控制端和无人机端都 和CEEWA云端服务器互联，CEEWA云端服务器对综合控制端和无人机端发送的数据进行数据 转发，即将综合控制端的网络协议和无人机通信的私有协议进行相互转换并发送，CEEWA云 端服务器提供数据存储的能力，将传统存储在PC本机或者SD卡中的数据存储在云端。利用 云端大数据处理技术，为用户提供定制化的服务，如：森林火点检测，天然气管道泄漏，车辆 追踪等服务、提供restful接口，保证各种平台可方便快速接入、对实时视频流进行存储、支 持视频点播等。

所述综控客户端，即用户对无人机进行综合管理的终端，在本实施例中，采用浏览 器(B/S架构)形式，即为直接在互联网上登录账号，不需要在电脑等终端上安装客户端，只 需要一个服务器，并与互联网连通即可。在综合控制端，通过互联网可以查看所有无人机的 基本信息，用户登录后，可以对其绑定的设备进行管理，即可以控制无人机起飞、降落、上传 任务、执行任务等；用户还可以在社区共享数据、租借无人机或其他专业设备、发布/执行任 务计划等，充分利用互联网技术，达到资源共享、设备利用率最大化的作用。

在其他实施例中，也可以采用安装在PC上的客户端(C/S架构)或移动客户端(安装 指定APP的移动设备)形式。

在本实施例中，所述在综控客户端设置有无人机社区，用户通过互联网可以在无 人机社区共享无人机的相关信息、租借无人机或其他专业设备、发布或者接受任务计划。充 分利用互联网技术，达到资源共享、设备利用率最大化的作用。所述无人机社区为申请人开 发的一个数据库社区论坛，所有用户均可以在该社区共享无人机相关信息，例如发布租、借 无人机或其他专业设备、发布或者接受任务计划等，充分利用互联网技术，达到资源共享、 设备利用率最大化的作用。

在本实施例中，所述无人机端即无人机或无人机机，是真正执行用户指令的终 端，无人机端还可以挂载各种外部设备。如：喊话器、抛投器、相机等设备，并将无人机数据 及挂载采集到的数据上传到云端。

在本实施例中，所述每个账户对应一个唯一的编码，每个无人机对应一个唯一的 编码，每个账户对应绑定一架或多架无人机，即无人机的编码与绑定的账号编码形成对应 关系；所述鉴权操作，即判断所管理、控制的无人机与该账号是否存在绑定关系，通过密码、 口令进行验证，提高安全性。

在本实施例中，所述云端服务器解析飞行计划，生成满足中国空网规定格式的数 据包传送给中国空网进行审批，审批时间约为10min，相对传统审批流程，大大缩短了飞行 计划审批时间，大幅度提高了审批效率。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明 中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。 即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。