机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法及存储介质

摘要

本发明公开了一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法及存储介质，该方法为：实时获取无人机的信息；根据无人机的经纬度判断其是否进入净空保护区；若否，为第一预警等级并生成预警信息；若是则判断是否进入核心保护区；若否，为第二预警等级并生成预警信息；若是则获取民航客机的信息并查询民航客机起降航迹数据库以预测其航迹；根据航迹和无人机的最大飞行速度计算两者的最近会遇点；判断最小会遇距离和最小会遇时间是否均小于预警阈值；若否，为第三预警等级并生成预警信息；若是，为第四预警等级并生成预警信息。该方法可以根据无人机的位置以及其与民航客机的最小会遇距离和时间，判断该无人机的入侵危害等级，生成对应的预警信息。

权利要求

1.一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，包括以下步骤：实时获取监测区域内的无人机的信息，所述无人机的信息包括：无人机的品牌型号、当前时刻的经纬度以及高度；

根据所述无人机的当前时刻的经纬度判断所述无人机是否进入净空保护区；

若否，则判定为第一预警等级并生成对应的预警信息；

若是，则根据所述无人机的当前时刻的经纬度判断所述无人机是否进入核心保护区，其中，所述核心保护区位于所述净空保护区内；

若否，则判定为第二预警等级并生成对应的预警信息；

若是，则获取监测区域内的民航客机的信息，所述民航客机的信息包括：航班识别信息、ICAO、经纬度、高度、对地速度、爬升率、下降率以及航向；

根据所述民航客机的信息查询民航客机起降航迹数据库以预测位于监测区域内的民航客机的航迹，所述民航客机起降航迹数据库存储有各个民航客机机型对应的起飞航迹和降落航迹；

根据所预测的民航客机的航迹和所述无人机的品牌型号对应的最大飞行速度计算两者的最近会遇点，得到最小会遇距离和最小会遇时间，所述最小会遇距离为无人机当前所在位置与最近会遇点的距离，所述最小会遇时间为无人机从当前所在位置到达最近会遇点的最短飞行时间；

判断所述最小会遇距离和所述最小会遇时间是否均小于预警阈值；

若否，则判定为第三预警等级并生成对应的预警信息；

若是，则判定为第四预警等级并生成对应的预警信息；

其中，所述预警信息包括：预警等级、无人机的运动方向、无人机相对于基准点的方位和距离，其中所述基准点为机场跑道的中心点；

所预测的民航客机的航迹表示为Pt{xt，yt，zt}，t∈(t0，t1，t2，ti…，tn)，所述根据所预测的民航客机的航迹和所述无人机的型号对应的最大飞行速度计算两者的最近会遇点具体包括以下步骤：

计算得到所述民航客机的航迹Pt中距离无人机所在位置Dt0最近的航迹点Pt2，计算无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2；

判断无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2与所述民航客机从航迹起点Pt0到达Pt2的飞行时间t20的误差是否在预设范围内；

若是，则判定Pt2为民航客机与无人机的最近会遇点；

若否，则根据二分法原则选取中间点Ptm，计算无人机从Dt0到达Ptm的飞行时间Δtm以及所述民航客机从航迹起点Pt0到达Ptm的飞行时间tm0并判断Δtm与tm0的误差是否在预设范围内，

若是，则判定Ptm为民航客机与无人机的最近会遇点；

若否，则根据二分法原则重新选取中间点直至找到民航客机与无人机的最近会遇点。

2.如权利要求1所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，在生成对应的预警信息之后，还包括步骤：将所述预警信息发送至用户终端。

3.如权利要求1所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，所述最小会遇距离对应的预警阈值为600米，所述最小会遇时间对应的预警阈值为60秒。

4.如权利要求1所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，通过雷达、频谱、光电或无线电的方式来获取监测区域内的无人机的信息。

5.如权利要求1所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，所述预警信息还包括无人机的入侵时刻以及入侵持续时间。

6.如权利要求1所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，所述根据二分法原则选取中间点Ptm具体为：若Δt2＞t20，则在Pt2和航迹终点Ptn之间选取中间点Ptm；

若Δt2＜t20，则在航迹起点Pt0和Pt2之间选取中间点Ptm。

7.如权利要求6所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2的计算公式如下：其中，S2h从Dt0到达Pt2的水平距离，S2v从Dt0到达Pt2的垂直距离， 为无人机的最大水平飞行速度， 为无人机的最大垂直飞行速度。

8.如权利要求1所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其特征在于，所述预警等级通过颜色进行分级显示，所述第一预警等级显示为绿色，所述第二预警等级显示为黄色，所述第三预警等级显示为橙色，所述第四预警等级显示为红色。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如权利要求1至8任一项所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法。

说明书

机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法及存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及机场净空保护区内的无人机监管领域，尤其涉及一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法及存储介质。

背景技术

[0002] 无人机产业蓬勃发展，无人机的用户也迅速增长，其广泛应用于社会生活多个领域。同时，无人机的乱飞和黑飞也给民航安全和空域管理等带来了巨大压力，造成了安全隐
患。如，2017年1月无人机飞入杭州萧山机场，导致多个航班延误；2017年5月成都双流机场
连续发生无人机干扰事件；2018年底，无人机大闹伦敦机场致11万旅客滞留。

[0003] 为规范无人驾驶航空器从事经营性飞行活动，加强市场监管，促进无人驾驶航空器产业安全、有序、健康发展。民航局发布《民用无人驾驶航空器经营性飞行活动管理办法
(暂行)》，并于2018年6月1日起实施。其规定无人机必须具备可靠的被监视能力、空域保持
能力，且必须遵循限飞禁飞规定。各无人机厂商为保证用户更加合法使用无人机，在无人机
内部设置了禁飞、限飞准则。正常情况下，无人机难以在禁飞区飞行。

[0004] 但对于非协作用户，其通过篡改GPS信息、私自改装无人机等方式使无人机在机场净空保护区不受限制得随意飞行，对民航客机的造成安全隐患。因此目前各机场都先后配
备了无人机侦测防御系统，其通过雷达探测、频谱侦测、光电侦测、电磁干扰等技术和手段，
实现对无人机的监测和处置。但是，目前机场无人机管控方式无法根据无人机入侵的危害
等级进行分类管理。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，其可以根据无人机的位置以及无人机与民航客机的最小会遇距离
和时间，判断该无人机的入侵危害等级，生成对应的预警信息。

[0006] 本发明的目的之二在于提供一种计算机可读存储介质，该存储介质所存储的计算机程序运行时可以实现根据无人机的位置以及无人机与民航客机的最小会遇距离和时间，
判断该无人机的入侵危害等级，生成对应的预警信息。

[0007] 本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

[0008] 一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，包括以下步骤：

[0009] 实时获取监测区域内的无人机的信息，所述无人机的信息包括：无人机的品牌型号、当前时刻的经纬度以及高度；

[0010] 根据所述无人机的当前时刻的经纬度判断所述无人机是否进入净空保护区；

[0011] 若否，则判定为第一预警等级并生成对应的预警信息；

[0012] 若是，则根据所述无人机的当前时刻的经纬度判断所述无人机是否进入核心保护区；

[0013] 若否，则判定为第二预警等级并生成对应的预警信息；

[0014] 若是，则获取监测区域内的民航客机的信息，所述民航客机的信息包括：航班识别信息、ICAO、经纬度、高度、对地速度、爬升/下降率以及航向；

[0015] 根据所述民航客机的信息查询民航客机起降航迹数据库以预测位于监测区域内的民航客机的航迹，所述民航客机起降航迹数据库存储有各个民航客机机型对应的起飞航
迹和降落航迹；

[0016] 根据所预测的民航客机的航迹和所述无人机的品牌型号对应的最大飞行速度计算两者的最近会遇点，得到最小会遇距离和最小会遇时间，所述最小会遇距离为无人机当
前所在位置与最近会遇点的距离，所述最小会遇时间为无人机从当前所在位置到达最近会
遇点的最短飞行时间；

[0017] 判断所述最小会遇距离和所述最小会遇时间是否均小于预警阈值；

[0018] 若否，则判定为第三预警等级并生成对应的预警信息；

[0019] 若是，则判定为第四预警等级并生成对应的预警信息；

[0020] 其中，所述预警信息包括：预警等级、无人机的运动方向、无人机相对于基准点的方位和距离，其中所述基准点为机场跑道的中心点。

[0021] 进一步地，在生成对应的预警信息之后，还包括步骤：将所述预警信息发送至用户终端。

[0022] 进一步地，所述最小会遇距离对应的预警阈值为600米，所述最小会遇时间对应的预警阈值为60秒。

[0023] 进一步地，通过雷达、频谱、光电或无线电的方式来获取监测区域内的无人机的信息。

[0024] 进一步地，所述预警信息还包括无人机的入侵时刻以及入侵持续时间。

[0025] 进一步地，所预测的民航客机的航迹表示为Pt{xt,yt,zt},t∈(t0，t1，t2，ti…,tn)，所述根据所预测的民航客机的航迹和所述无人机的型号对应的最大飞行速度计算两者的
最近会遇点具体包括以下步骤：

[0026] 计算得到所述民航客机的航迹Pt中距离无人机所在位置Dt0最近的航迹点Pt2，计算无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2；

[0027] 判断无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2与所述民航客机从航迹起点Pt0到达Pt2的飞行时间t20的误差是否在预设范围内；

[0028] 若是，则判定Pt2为民航客机与无人机的最近会遇点；

[0029] 若否，则根据二分法原则选取中间点Ptm，计算无人机从Dt0到达Ptm的飞行时间Δtm以及所述民航客机从航迹起点Pt0到达Ptm的飞行时间tm0并判断Δtm与tm0的误差是否在预设
范围内，

[0030] 若是，则判定Ptm为民航客机与无人机的最近会遇点；

[0031] 若否，则根据二分法原则重新选取中间点直至找到民航客机与无人机的最近会遇点。

[0032] 进一步地，所述根据二分法原则选取中间点Ptm具体为：

[0033] 若Δt2>t20，则在Pt2和航迹终点Ptn之间选取中间点Ptm；

[0034] 若Δt2

[0035] 进一步地，无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2的计算公式如下：

[0036]

[0037] 其中,S2h从Dt0到达Pt2的水平距离，S2v从Dt0到达Pt2的垂直距离, 为无人机的最大水平飞行速度， 为无人机的最大垂直飞行速度。

[0038] 进一步地，所述预警等级通过颜色进行分级显示，所述第一预警等级显示为绿色，所述第二预警等级显示为黄色，所述第三预警等级显示为橙色，所述第四预警等级显示为
红色。

[0039] 本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

[0040] 一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如上所述的机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法。

[0041] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：

[0042] 该机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法可以根据无人机的位置以及无人机与民航客机的最小会遇距离和时间，判断该无人机的入侵危害等级，生成对应的预警信
息。该方法实现了对无人机入侵事件进行实现分级管理，既保障空域安全，降低空域管理压
力，也尽可能多的给予无人机用户自由飞行的权益，促进无人机行业的健康发展，从而消除
相关管理部门对无人机在机场出现的过度反应和彻底忽视的对偶问题。

附图说明

[0043] 图1为本发明提供的一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法的流程示意图；

[0044] 图2为本发明提供的机场净空保护区示意图；

[0045] 图3为本发明提供的所预测的民航客机的航迹与入侵的无人机的位置示意图。

具体实施方式

[0046] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施
例。

[0047] 请参阅1，一种机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法，包括以下步骤：

[0048] S1、通过雷达、频谱、光电或无线电的方式实时获取监测区域内的无人机的信息，所述无人机的信息包括：无人机的品牌型号、当前时刻的经纬度以及高度；

[0049] S2、根据所述无人机的当前时刻的经纬度判断所述无人机是否进入净空保护区；

[0050] S3、若否，则判定为第一预警等级并生成对应的预警信息；

[0051] S4、若是，则根据所述无人机的当前时刻的经纬度判断所述无人机是否进入核心保护区；

[0052] S5、若否，则判定为第二预警等级并生成对应的预警信息；

[0053] S6、若是，则基于ADS‑B系统实时获取监测区域内的民航客机的信息，所述民航客机的信息包括：航班识别信息(即航班号或呼号，根据航班识别信息可以得到民航客机的机
型)、ICAO(飞机的全球唯一机体代码，24位)、经纬度、高度、对地速度、爬升/下降率以及航
向；

[0054] S7、根据所述民航客机的信息查询民航客机起降航迹数据库以预测位于监测区域内的民航客机的航迹；其中，所述民航客机起降航迹数据库存储有各个客机机型的起飞航
迹和降落航迹；具体查询过程为：根据所获取到的民航客机的航班识别信息搜索数据库中
是否存在对应航班的历史起飞航迹或降落航迹，如果不存在，则搜索同一机型的起飞航迹
或降落航迹，得到起飞航迹集或者降落航迹集；进一步地，在所搜索得到起飞航迹集或者降
落航迹集里查找经纬度、高度、对地速度、爬升/下降率以及航向等参数均相近的起飞航迹
或降落航迹，具体来说是首先匹配爬升或下降率，在所搜索得到起飞航迹集或者降落航迹
集筛选出爬升/下降率相近的起飞航迹或降落航迹，再在筛选出爬升/下降率相近的起飞航
迹或降落航迹中筛选出与当前民航客机的航向相近的起飞航迹或降落航迹，然后再从筛选
出来的起飞航迹或降落航迹中查找出经纬度和高度相近的起飞航迹或降落航迹，最后再从
上一步所筛选得到的航迹中进一步查找对地速度最接近的起飞航迹或降落航迹；匹配出最
接近的起飞航迹或降落航迹后则可根据历史航迹预测本航班的后续航迹信息，即以最接近
的起飞航迹或者降落航迹作为本航班的预测航迹。；

[0055] S8、根据所预测的民航客机的航迹和所述无人机的品牌型号对应的最大飞行速度计算两者的最近会遇点，得到最小会遇距离和最小会遇时间，所述最小会遇距离为无人机
当前所在位置与最近会遇点的距离，所述最小会遇时间为无人机从当前所在位置到达最近
会遇点的最短飞行时间；

[0056] S9、判断所述最小会遇距离和所述最小会遇时间是否均小于预警阈值，优先地，最小会遇距离对应的预警阈值为600米，最小会遇时间对应的预警阈值为60秒；

[0057] S10、若否，则判定为第三预警等级并生成对应的预警信息；

[0058] S11、若是，则判定为第四预警等级并生成对应的预警信息；

[0059] 其中，所述预警信息包括：预警等级、无人机的运动方向、无人机相对于基准点的方位和距离，其中所述基准点为机场跑道的中心点。

[0060] 该机场净空保护区内无人机入侵分级预警方法可以根据无人机的位置以及无人机与民航客机的最小会遇距离和时间，判断该无人机的入侵危害等级，生成对应的预警信
息。该方法实现了对无人机入侵事件进行实现分级管理，既保障空域安全，降低空域管理压
力，也尽可能多的给予无人机用户自由飞行的权益，促进无人机行业的健康发展，从而消除
相关管理部门对无人机在机场出现的过度反应和彻底忽视的对偶问题。

[0061] 特别的，机场净空保护区的示意图如图2所示，中间矩形为跑道；跑道中心为基准点，计算无人机与基准点的相对距离和方位，其作为预警信息的主要内容，可直观反应无人
机的运动态势。中间区域为机场内水平面外延2km，其为核心保护区；最外围为净空保护区。
其中内水平面(核心保护区)、净空保护区以民航局和各机场公布数据为准，图2仅为一示
例。

[0062] 第一预警等级、第二预警等级、第三预警等级、第四预警等级的风险依次增高，第一预警等级风险最低，第四预警等级风险最高。

[0063] 作为一种优选的实施方式，在生成对应的预警信息之后，还包括步骤：将所述预警信息发送至用户终端，告知相关的工作人员，使其根据预警信息采取相应的处理措施；具体
地，可以通过短信、邮件或微信将所述预警信息发送至用户终端。

[0064] 作为一种优选的实施方式，所述预警信息还包括无人机的入侵时刻以及入侵持续时间。由于无人机从入侵到监测区域内即会触发相应的预警信号，当无人机从机场净空保
护区外围飞入净空保护区甚至核心保护区的过程中，始终会触发对应的预警信号，则预警
信息还可以包括无人机的入侵时刻以及入侵持续时间，以便机场工作人员对无人机的行踪
进行监控。

[0065] 作为一种优选的实施方式，所预测的民航客机的航迹表示为Pt{xt,yt,zt},t∈(t0,t1,t2,ti…,tn)，其中，t0为当前时刻，Pt0为航迹起点，为实时获取的民航客机当前位置；Pi为
ti时刻民航客机所处位置，Ptn为推算航迹终点(降落客机为在跑道上滑行末端位置，起飞客
机为客机在水平投影面上与核心区外围交点)，航迹预测推算采用常用的内插算法等。民航
客机的预测航迹与无人机的位置示意图如图3所示，所述根据所预测的民航客机的航迹和
所述无人机的型号对应的最大飞行速度计算两者的最近会遇点具体包括以下步骤：

[0066] 计算得到所述民航客机的航迹Pt中距离无人机所在位置Dt0最近的航迹点Pt2，计算无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2；

[0067] 判断无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2与所述民航客机从航迹起点Pt0到达Pt2的飞行时间t20的误差是否在预设范围内，优选地，误差为5秒以内；

[0068] 若是，则判定Pt2为民航客机与无人机的最近会遇点；

[0069] 若否，则根据二分法原则选取中间点Ptm，计算无人机从Dt0到达Ptm的飞行时间Δtm以及所述民航客机从航迹起点Pt0到达Ptm的飞行时间tm0并判断Δtm与tm0的误差是否在预
设范围内，

[0070] 若是，则判定Ptm为民航客机与无人机的最近会遇点；

[0071] 若否，则根据二分法原则重新选取中间点直至找到民航客机与无人机的最近会遇点。

[0072] 具体地，所述根据二分法原则选取中间点Ptm具体为：

[0073] 若Δt2>t20，则在Pt2和航迹终点Ptn之间选取中间点Ptm；

[0074] 若Δt2

[0075] 例如，当Δt2>t20时，选择Pt2和Ptn的中间点Pti，计算无人机从Dt0到达Pti的飞行时间Δti；当Δt2此时若 或 则Pti或Ptj为两者的最近会遇点，否则重复上一步
骤，重新选取中间点，再进行时间比对直至找到最近会遇点为止。

[0076] 由于无人机飞行具有随意性，按风险最大化最小原则，假定无人机以最大速度、以最小时间与民航客机会遇的方向驶向民航客机，从而确认无人机入侵模型为
无人机从Dt0到达Pt2的飞行时间Δt2的计算公式如下：

[0077]

[0078] 其中,S2h从Dt0到达Pt2的水平距离，S2v从Dt0到达Pt2的垂直距离, 为无人机的最大水平飞行速度， 为无人机的最大垂直飞行速度。

[0079] 作为一种优选的实施方式，所述预警等级通过颜色进行分级显示，所述第一预警等级显示为绿色，所述第二预警等级显示为黄色，所述第三预警等级显示为橙色，所述第四
预警等级显示为红色。通过不同的颜色来代表不同的预警等级，直观明了。

[0080] 本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如上所述的机场净空保护区内无人机入侵分
级预警方法。

[0081] 该计算机可读存储介质存储有计算机程序，本发明的方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在该计算机存储介质中。基于这样的
理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相
关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机存储介质中，该计算机程序在被处
理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代
码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式
等。所述计算机存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录
介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随
机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需要说明的是，所述计算机存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的
要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机存储介质不包
括电载波信号和电信信号。

[0082] 上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所
要求保护的范围。