CN113222488B - 应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法 - Google Patents
应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113222488B CN113222488B CN202010080740.6A CN202010080740A CN113222488B CN 113222488 B CN113222488 B CN 113222488B CN 202010080740 A CN202010080740 A CN 202010080740A CN 113222488 B CN113222488 B CN 113222488B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flight
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- block
- flights
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007726 management method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000010006 flight Effects 0.000 claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000013439 planning Methods 0.000 claims description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 12
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 4
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/08—Logistics, e.g. warehousing, loading or distribution; Inventory or stock management
- G06Q10/083—Shipping
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/60—Protecting data
- G06F21/602—Providing cryptographic facilities or services
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Economics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioethics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Marketing (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明提供一种应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,涉及物流技术领域,包括:将航管中心、无人机飞手与航路中的航班视为节点,航班以区块链架构记载无人机飞手与航路的众多信息产生区块;将航路规划多个航点,两个航点之间定义为一航段,航班每通过一个航点时,会将区块广播到区块链网络中的其它参与节点,区块链网络会记录打包航班或其它航班由方才所飞行经过的航点和下一个要飞往的航点以及时间戳所组成的区块,使航路上所有航班的飞行执行状况及航段的可用性皆已附加在区块链网络的广播消息中,维持每个参与的节点间的资料一致;航管中心对航路的使用状况实时监控,并适时进行流量管理,使航路利用优化,降低机载端的负担。
Description
技术领域
本发明属于物流相关领域,特别指一种应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法。
背景技术
目前,大多数的无人机是在视距内飞行,以传感器或视觉侦测突如其来的障碍物后,实施诸如悬停、提升和降低飞行高度、左右闪躲的实时避碰方法,由于问题的不确定性,无人机被迫需在较为宽阔的地点施放,且较容易碰撞地形障碍物而导致损毁。
另外,熟知无人机是采用单机遥控操作,缺少多架无人机之间的飞航管理机制,亦即,在一架无人机飞行的安全区域中,无法多架次或避免其它无人机任意闯入,造成空域大乱,也增加无人机撞毁的可能性。
因此,受到上述问题的困扰,目前无人机的使用地点与应用范围相当狭隘,大多只能在一些风景点进行拍照,无法进行长距离的飞行,更遑论应用于视距外物流运营的范畴中。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,通过事前所规划建立的无障碍航路,采用区块链技术建立信标来实施无人机的航管监控,大幅降低无人机遥控操作人员、航管人员、通讯链路及机载端的负担。
本发明的另一目的在于利用区块链技术的特性,能够确保无人机飞行的安全性与准确性,排除意外的干扰,让无人机队的物流运营工作得以有效推广。
本发明的技术仍依托于无人机飞行任务规划系统在事前所建立无障碍的飞行路径上,以机载端配套的各式环境感知侦测装置,包括摄影机视觉影像或光达点云(Lidarpoint clouds)等,将航路上突如其来的障碍物侦测,限制于目前航段航向的有限空间范围内,使无人机可做最快速的辨识及反应。由于限制了侦测的范围,此方法可将视频遥控飞行及避碰的运算处理最低化。
然后,本发明加入区块链技术的应用,区块链是一种记录交易(通讯)信息的方法,一种分布式数据结构,可以在网络成员之间复制和共享。对于给定的活动,具有所有交易的完整的副本将保留在分发网络的每个节点中。相对于集中式记录保存而言,区块链具有许多优势。每个区块都引用其前面的区块的哈希值(hash)。这将在区块之间建立链接,从而创建链条或区块链。任何有权访问此链接区块列表的节点都可以读取它,并弄清正在此网络上交换的数据的所有状态,以达到唯一有效保密性且不可窜改。
本发明进一步采用许可制的区块链架构,许可制的区块链相较于其它区块链有更加的保密性(Confidentiality)、更大的吞吐量(through-put)和更明确的终局性(finality)等优点。其中保密性是指区块链通讯加密技术的应用,确保只有经过许可的节点参与区块链才具有该部分的知识和访问权限的特性。
至于吞吐量是按时间段处理交易(指令沟通)数量的度量标准,在区块链结构中是指每秒写入到区块链上的速度。区块链有较多的节点需要同步势必会妥协到效率的表现。与大多数公有区块链相比,私人区块链交易速度快、保有内部隐私,提供了更高的吞吐量,因为他们的共识设计不必包括对矿工的激励(Incentives)作业,私人区块链的扩展性在吞吐量和节点数量取得一个平衡。
而终局性是指在区块链结构中,块结构完整不会被撤销的确定性和难度。
因此,通过前述的任务事前规划以及障碍物的侦测排除,配合区块链技术的应用,进而得以实现本发明所称的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法。
本发明实施例的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,包括有承接飞航送货订单,申请安排无人机作为航班,进行航路规划并提交适航区的航管中心核准后,交由无人机飞手执行飞航任务,其中,
将所述航管中心、所述无人机飞手与所述航路中的航班视为节点,所述航班以区块链架构记载所述无人机飞手与所述航路的众多信息产生区块;
将所述航路规划多个航点,两个所述航点之间定义为一航段,所述航班每通过一个所述航点时,会将所述区块广播到区块链网络中的其它参与节点,所述区块链网络会记录打包所述航班或其它航班由方才所飞行经过的航点和下一个要飞往的航点以及时间戳所组成的区块,使所述航路上所有航班的飞行执行状况及所述航段的可用性皆已附加在所述区块链网络的广播消息中,维持每个参与的所述节点间的资料一致;
所述航管中心对所述航路的使用状况实时监控,并进行流量管理,使所述航路利用优化。
可选的,所述区块链架构为许可制。
可选的,所述航班的所述区块由所述航管中心的私钥签名并以所述航班的公钥加密,所述航班的所述公钥由其自身的私钥加密生成,确保每个所述节点间的数据一致。
可选的,所述区块包括有区块头与区块体,所述区块头的数据包括有版本号、上一个区块的记录、航路树状结构根节点以及时间戳,所述区块头的数据大小为固定值;所述区块体包括有无人机电子登录识别、航路航班任务详细数据、目前航段起点终点标示、已完成航段数据和时间戳。
可选的,所述区块体还包括有生成时间、引用回报的哈希值、回报记录索引卷标、离开航点坐标、到达航点坐标、完成航段回报数数据、回报数字签章、记录大小和协议版本。
可选的,对于每一个所述航班的任务流程,包括有:
所述航班每通过一个所述航点时,会先被广播到所述区块链网络中的其它参与的节点;
每个所述节点将多笔未验证的飞航状况的哈希值加入所述区块中,使每个所述区块包含有多笔所述飞航状况;
依据协议决定由其中一个所述节点来加密这些飞航状况;
取得加密权且最先加密完成的所述节点将新的所述区块广播给所有的所述节点;
每个所述节点验证并接上新的所述区块;
认证完成所有的所述飞航状况。
可选的,对于每一个所述航班的相关区块链运作交易的流程,包括有:
所述航管中心发送所述航路上的航班任务,所述航班的区块由其自身的私钥所产生的公钥加密,每个所述航班自身的区块拥有详细的无人机电子识别卷标,若任务发送的指令在验证时发现为非许可指令或是遭窜改,将不会被写入所述区块而使非法指令终止不被执行;
将所述指令发送至所述航班,并在参与的每个节点间广播新交易;
验证确认所述指令为正确未被窜改,让所述航班执行飞航任务,并将解算的哈希值写入所述航班的区块;
再将解算的哈希值广播回每个所述节点,每个所述节点各自写入完成自身的区块,达到数据一致;
确认所述指令写入所述航班的区块,所述航班以自身的私钥解密获得正确指令;
所述航班在执行飞行途中,广播回传其实时位置与相关数据的信标给参与的每个节点,当经过某个所述航点,或已安全通过并已释放出可资利用的上一个所述航段的信息,然后如上述流程循环进行加密与解密。
可选的,多个不同航路可将自身的区块链网络相互串联形成链中链。
可选的,所述航班在通过每一所述航点时,对网络中的其它参与的节点广播其飞行状况设定信标,其它航班根据所述信标,确定所要通过的几个航段是否安全无障碍,并释放出已通过可用的航段,更新所述信标。
可选的,所述航路所处的空域利用管道方式进行规划,形成同一所述航段有多个空中通道,依区块链技术的节点回报机制,设定固定的无人机飞行速度,以及符合安全分隔距离要求,在同一所述航段的不同空中通道中同时安排多个航班,或在同一所述空中通道的前后端放入多个航班,以对所述航路做最佳的利用。
可选的,所述航路在规划设计时,依据所定义的飞行参数,包括因为建模分辨率所产生的所述空中通道的安全宽度、基本航段长度及安全分隔距离的要求,无人机飞行速度及区块链机制,定义出所述无人机的最佳飞行速度,最佳安全分隔距离的机制,赋予所述航路上最大的使用率及安全流量,并进行仿真任务飞行。
附图说明
图1是本发明应用区块链技术的无人机物流运营及飞行管理方法的步骤流程图;
图2是本发明节点上的区块链结构方块图;
图3是本发明航路上的区块链结构方块图;
图4是本发明的区块链处理流程图;
图5是本发明的区块链的哈希值计算过程示意图;
图6是本发明建立空中通道并进行无人机安全间距与流量控制的场景图;
图7是本发明将区块链嵌入航路的航段信标作为安全间距与流量管制的流程图;
图8是本发明运用航段信标以用于实时避碰的场景图;
图9是本发明将区块链信标用于避碰与变更航路的操作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,主要使用无人机物流运送任务管理系统中,对于适航区容量规划及流量控制,以及适航区的运营航管监控,详细说明如后。
无人机物流运送应用区块链的技术场景
请参阅图1所示,本发明的实施步骤有:
11.无人机物流营销中心承接客户委托飞航送货订单,申请安排航班;
12.根据所述航班交由任务规划系统依据起飞地及目的地完成所述航班的航路规划;
13.提交适航区的无人机航管中心(ATCC)进行审核;
14.经核准后,交由无人机飞手执行飞航任务。
所述订单、规划所述航班的航路细节连同无人机电子识别卷标等信息,被统整打包加密以区块链技术进行容量规划管理与控制,并由适航区的所述航管中心负责发布并监控所述航班的所有细节及现况。
实务上,需先将所述航管中心、所述无人机飞手与所述航路中的所述航班视为节点(node),所述航班以区块链架构记载所述无人机飞手与所述航路的众多信息产生区块;
然后将所述航路规划多个航点(Waypoint),两个所述航点之间定义为一航段,所述航班每通过一个所述航点时,会将所述区块广播到区块链网络中的其它参与节点,所述区块链网络会记录打包所述航班或其它航班方才所飞行经过的航点和下一个要飞往的航点以及时间戳所组成的区块,使所述航路上所有航班的飞行执行状况及所述航段的可用性皆已附加在所述区块链网络的广播消息中,维持每个参与的所述节点间的资料一致;
所述航管中心对所述航路的使用状况实时监控,并适时进行流量管理,使所述航路利用优化、确保所述航班间安全分隔距离及避碰,更可防止窜改、黑客劫持与不法操控等恶意入侵及影响飞安等状况。
无人机智能航管区块链技术应用
根据前述的步骤,现进一步说明本发明的区块链技术,如图2所示,本发明的技术属于许可制(Permissioned)的区块链架构(blockchain infrastructure),当所述航路中有多个航班时,每个所述航班控制在一个所述航段飞行,当所述航班每通过一个所述航点WP(n)时,会将自身的所述区块广播到所述区块链网络中的其它参与的所述节点。每个所述节点除了记载无人机的详细数据如电子识别登记证明、电子围栏、航点位置、无人机飞航状态、航路路径及众多信息。
再参阅如图3所示,以区块链的架构受理任务的每个所述节点(无人机航班),将其由所述节点自身的私钥所产生的公钥加密,即所述航班的所述区块由所述航管中心的私钥签名并以所述航班的公钥加密,所述航班的所述公钥由其自身的私钥加密生成,确保每个所述节点间的数据一致,快速交付且不易被窜改更丰富的服务能力。当所述航管中心指挥或每个所述航班回报位置皆以区块链交易加密技术进行,任何有权访问此正向反向链接块的所述节点都可以读取它,并可获得正在所述航路上交换的数据的整体状态是什么。
在适航区内所述航班的航管及运营应用上,每个所述节点(无人机航班)本身是一个区块链的一部分。在此可以将所述区块链视为特定无人机航班的实时飞行日志,记录打包某一架所述航班由方才所飞行经过的航点和下一个要飞往的航点以及时间组成戳记的所述区块。两个所述航点N和N+1间被定义为航段N,上一个航段为N-1,下一个航段为N+1。每个所述区块由其加密哈希值(Hash)标识。每个所述区块都引用其经过上一个所述航段区块的Hash。这将在所述区块之间建立链接,从而创建所述区块或区块链。
所述区块链中每个所述区块都包含两个部分:区块头(Block Header)及区块体(Block Body),如后说明。
区块头(BLOCK Header)
在区块头数据项范例中数据项包括版本号,前一个所述区块的哈希值能让当前所述区块与上一个区块形成一个连结,而且能确保所述区块的顺序及过去区块的准确性,当前所述区块的哈希值一定比这个哈希值小;路径树根节点(Path-segment Tree Root)的哈希值以及时间戳(Timestamp),所述区块头大小为固定X Bytes,所述区块头数据项范例如表1。
表1.区块头数据项范例
名称 | 说明 | 大小 |
版本号 | 区块数据版本号 | x bytes |
前一个区块的记录 | 从上一个区块的区块头所计算出来的哈希值 | x bytes |
路径树根节点 | 记录当前区块中经由任务规划系统计算出来 | x bytes |
Path segment tree Root | 飞行路径其树根节点的哈希值 | x bytes |
时间戳Timestamp | 当前区块的生成时间戳(UTM时间格式) | x bytes |
区块体(Block Body)
包含了产生所述区块的所有数据,以航班飞行任务为例,这里数据即无人机的飞行计划,包括无人机电子登录识别、出发点、目的地、航班航路细节及通过其路径上航点的回报记录(Tx),并以路径树(Path Segment Tree)形式表示;在所述航段的所述区块中,无人机进出所述航点、航段的交易是一起记录的,整个飞航记录包括很多笔记录,而每一笔记录都有自己的索引编号方便查询,区块体数据项范例如表2。
表2.区块体数据项范例
同时每笔记录中还包含了生成时间、进出所述航点、航段的哈希值、进出记录索引编号、出发点目的地及所述航点坐标、每一所述航段距离等数据。而每一笔记录都有一个所述路径树节点的哈希值,这也是所述路径树的一部分,决定了每一个地址都不能够重复交易或被伪造。每笔记录的数据结构如表3:
表3.区块体每笔记录的数据结构范例
名称 | 说明 | 大小 |
生成时间 | 本次回报嵌入区块中的时间 | x bytes |
引用回报的哈希值 | Path segment tree节点的哈希值 | x bytes |
回报记录索引卷标 | 本次回报记录的索引卷标 | x bytes |
离开航点坐标 | 此航段离开的航点坐标 | x bytes |
到达航点坐标 | 此航段将到达的航点坐标 | x bytes |
完成航段回报数数据 | 完成回报次数 | x bytes |
回报数字签章 | 回报的数字签章 | x bytes |
记录大小 | 每笔回报记录的大小 | x bytes |
协议版本 | 协议版本号 | x bytes |
这个架构可将所述航路上所有航班的飞行执行状况及所述航段的可用性附加在网络广播的信息中,作为航管上动态的运用。此区块链航管方法除了可以用来对空域的使用状况实时监控外,并可将其应用于流量管理,使航路利用优化、确保航班间安全分隔距离及避碰,还可防止窜改、黑客劫持与不法操控等恶意入侵及影响飞安等状况。
在此从一个航班任务的飞行说明区块链应用运作流程(参阅图4)与哈希值(参阅图5)计算:
1.该航班每通过一个所述航点时,会先被广播到所述区块链网络中其它参与的所述节点(所述航管中心、所述无人机飞手、其它的航班);
2.每个所述节点将多笔新的飞航状况(Tx)放进所述区块,每个所述节点会将多笔未验证的Tx哈希值收集到所述区块中,每个所述区块可以包含多笔Tx。
3.决定由谁来加密这些Tx(所述航管中心与其前后的节点);
4.取得加密权且最先加密完成的节点将新的所述区块广播给所有参与的所述节点;
5.每个节点验证并接上新的所述区块;
6.Tx认证完成。
其中,图4的区块链处理流程包括如下:
41.所述航班要通过一个所述航点(WP)前,会先请求确认所述航点是否可用;
42.核覆确认所述航点为可用后前往所述航点;
43.所述航班到达所述航点后须提交航班位置信息回区块链;
44.所述航班将新位置记录写入新区块位置;
45.所述航班将写入的新区块同步广播到其它节点上,审核确认数据无异常所有的节点写入新区块。
根据前述应用,进一步说明所述无人机航班的航管相关区块链运作交易流程如下:
1.所述航管中心的所述节点发送某个航路上的无人机航班X任务,以受理任务的节点(无人机航班)其私钥所产生的公钥加密;每个节点拥有详细的无人机电子识别卷标,若指令在验证所述节点发现为非许可指令或是遭窜改,将不会被写入所述区块而使非法指令终止不被执行;
2.将信息指令发送至所述节点,在每个参与的节点间广播新接收交易;
3.所述航班的节点验证确认信息指令为正确未被窜改,将所述航班X执行飞行计划(如计划航路的数据),再加解算的哈希值写入所述区块;
4.再将解算哈希值广播回给每个节点,每个节点各自写入完成所述区块,达到数据一致;
5.确认指令承认写入所述区块,所述航班X以自身的私钥解密获得正确指令;
6.所述航班X(节点)在执行飞行途中,广播回传其实时位置与相关数据的信标(Token),例如:经过计划路径中的某个航点,或已安全通过并已释放出可利用的上一个航段信息给系统上的每个节点,加密与解密流程如上述流程循环进行。
进一步发展成联盟链
区块链联盟适合于不同机构无人机运送任务管理系统间的通讯、交易或清算等B2B场景,各家厂商的区块链B1~B5串联达成链中链。一般情况下,联盟观察者可以查询,但是不可交易,联盟链是指其共识过程受到预选节点控制的区块链;区块链或许允许每个人都可读取,区块的Root Hash及其API(应用程序编程接口)对外公开,API可允许外界用来进行有限次数的查询和获取区块链状态的信息。
经由前述关于本发明对于区块链技术的应用,现在更进一步完整说明本发明如何达成流量管理及避免冲突的功能。
无人机智能流量管理及冲突避免的实施例
1.在空域内事先以飞航任务规划系统规划好,具有多个航段的固定的航路上,引进区块链机制进行航管监控;对航班的安全监控而言,由于航班的无人机详细数据如电子识别登记证明、电子识别、电子围栏、航路路径、航点坐标、飞行经过的航段、航点记录等众多数据均存于所述区块体中,而区块链中每个所述区块都包含所述区块头及所述区块体两个部分,所述航管中心可用这些广播的数据来对所述航班监控管理,包括整体固定航路路况及其每个航段路况的实时监管等。
2.在空域内具有多个航段的固定航路上,可以用管道(pipeline)的概念进行规划空中通道,依区块链技术的节点回报机制,设定固定的无人机飞行速度,以及符合安全分隔距离要求,在同一航段的不同空中通道中同时安排多个航班,或在同一空中通道的前后端放入多个航班,以对航路做最佳的利用。
3.由于本发明以智能化航路规划系统在适航区建模规划后,所获得的一组由航点建构组成的航路,其中两个连续的航点连接组成一个航段,多个航段组成航路;航段的基本长度由飞航数据库的分辨率来决定,可为地理信息可提供分辨率的整数倍,航路中的每一航段距离可以不相同;
举例来说,请参阅图6所示,航路规划有两个上层空中通道U1、U2与两个下层空中通道D1、D2,以提供航班去程或回程,而航点WP1、WP2可由空中通道的四个边角NE、NW、SE、SW的中心点决定,若航班的分辨率为90米,则航段可能为90、180、270米不等;以无人机的飞行速度为15米/秒为例,则每一个航段基本飞行时间为6秒的整数倍。
实际上航班与航班间的安全分隔距离,可由算法及相关参数设定,包括无人机的性能指针来弹性获得;由于区块链技术的引用,航班在通过每一个航点对网络成员广播其飞行状况,即前述的信标,据此每一个航班可知道其下几个航段是否安全无障碍,并释放出已通过可用的多个航段;以此基本条件来执行弹性流量管制、避免航班之间发生追尾并保持飞行时的安全分隔距离。
在空域内适航区数据库建模后,依据所定义的飞行参数,在其上作航路的规划设计及仿真任务飞行;这些参数包括因为建模分辨率所产生的空中通道的安全宽度、基本航段长度及安全分隔距离的要求,无人机飞行速度及区块链机制等;在一个具有多个航段的固定航路上,将可以定义出无人机的最佳飞行速度,最佳安全分隔距离的机制,赋予航路上最大的使用率及安全流量;其实施例请参阅图7所示:
步骤81.航班读取区块链数据以确认航路状况;
步骤82.航路全空,则进行步骤83获取航路所有航点WP的信标(Token);
步骤84.若航路有其它航班但还有可飞行的航段,则进行步骤85获取前一个航段的路径节点,经步骤86确认该航点的信标状态设置为可用(标示为1,Available),进行步骤87将到达的下一个航点WP(n+1)设置为占用(标示为0,Occupied);
步骤88.若是将到的航点的信标状态已设为占用,或是飞行的航路被占用无可飞行的航段,都将进行步骤89进入等待。直到步骤810顺利进入到下一个航点WP(n+1),则将前面的航点WP(n)设为可用。
4.若航班在某一个航段发生非计划内的事件,如该航班侦测到障碍物而悬停、避碰,区块链机制可用来处理整体航管及流量的应变,理论上经由任务规划系统所产生的固定航路为安全无障碍物的空中通道,航班侦测到障碍物到排除危险行动所需的时间当然越短愈好(图8)。
5.航班现在多为悬翼机,以悬翼机可悬停的功能,可将侦测、决策、执行反应等动作限定于一个基本长度的航段内,航路上所有受影响的航班都因区块链广播所获得的信息执行同步反应,执行诸如悬停或调整航速变更航段的处置;
请参阅图9,由于航路或空中通道(航道)的概念类似高速公路的多线道,如步骤101必需在所处航段内执行实时侦测避碰,面临如步骤102突发障碍物的航班,必需执行如步骤103闪躲变更航路的功能,并如步骤104在已抓取实时的上下左右各航段数据中选择优先权最高(最近、顺向)的航点WP(temp),如步骤105将所述航点WP(temp)也设为占用并前往所述航点;
直到侦测障碍物消失,如步骤106飞回原本的航点WP(n),并将该航点WP(temp)设回可用。紧急避碰事件如步骤107也将同步记录回区块链中。
6.在空域内的航路若为非固定或飞行途中接受命令变更新的航路的状况下,可分为由地面的航管中心发送或由无人机航班自行规划新的航路处理;区块链技术可同样引用,以接获命令时所处的航段、航点为新的出发点,规划新的航路;在空域内若有多条航路,可整合空域内的所有航路的区块链纳入实时监控,或发生冲突时由航管中心作碰撞预警与整体系统的流量管制。
以上仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的实施范围;如果不脱离本发明的精神和范围,对本发明进行修改或者等同替换,均应涵盖在本发明的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,包括有承接飞航送货订单,申请安排无人机作为航班,进行航路规划并提交适航区的航管中心核准后,交由无人机飞手执行飞航任务,其特征在于:
将所述航管中心、所述无人机飞手与所述航路中的航班视为节点,所述航班以区块链架构记载所述无人机飞手与所述航路的众多信息产生区块;
将所述航路规划多个航点,两个所述航点之间定义为一航段,所述航班每通过一个所述航点时,会将所述区块广播到区块链网络中的其它参与节点,所述区块链网络会记录打包所述航班或其它航班由方才所飞行经过的航点和下一个要飞往的航点以及时间戳所组成的区块,使所述航路上所有航班的飞行执行状况及所述航段的可用性皆已附加在所述区块链网络的广播消息中,维持每个参与的所述节点间的资料一致;
所述航管中心对所述航路的使用状况实时监控,并进行流量管理,使所述航路利用优化;
其中,对于每一个所述航班的任务流程,包括有:
所述航班每通过一个所述航点时,会先被广播到所述区块链网络中的其它参与的节点;
每个所述节点将多笔未验证的飞航状况的哈希值加入所述区块中,使每个所述区块包含有多笔所述飞航状况;
依据协议决定由其中一个所述节点来加密这些飞航状况;
取得加密权且最先加密完成的所述节点将新的所述区块广播给所有的所述节点;
每个所述节点验证并接上新的所述区块;
认证完成所有的所述飞航状况。
2.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述区块链架构为许可制。
3.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述航班的所述区块由所述航管中心的私钥签名并以所述航班的公钥加密,所述航班的所述公钥由其自身的私钥加密生成,确保每个所述节点间的数据一致。
4.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述区块包括有区块头与区块体,所述区块头的数据包括有版本号、上一个区块的记录、航路树状结构根节点以及时间戳,所述区块头的数据大小为固定值;所述区块体包括有无人机电子登录识别、航路航班任务详细数据、目前航段起点终点标示、已完成航段数据和时间戳。
5.根据权利要求4所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述区块体还包括有生成时间、引用回报的哈希值、回报记录索引卷标、离开航点坐标、到达航点坐标、完成航段回报数数据、回报数字签章、记录大小和协议版本。
6.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,对于每一个所述航班的相关区块链运作交易的流程,包括有:
所述航管中心发送所述航路上的航班任务,所述航班的区块由其自身的私钥所产生的公钥加密,每个所述航班自身的区块拥有详细的无人机电子识别卷标,若任务发送的指令在验证时发现为非许可指令或是遭窜改,将不会被写入所述区块而使非法指令终止不被执行;
将所述指令发送至所述航班,并在参与的每个节点间广播新交易;
验证确认所述指令为正确未被窜改,让所述航班执行飞航任务,并将解算的哈希值写入所述航班的区块;
再将解算的哈希值广播回每个所述节点,每个所述节点各自写入完成自身的区块,达到数据一致;
确认所述指令写入所述航班的区块,所述航班以自身的私钥解密获得正确指令;
所述航班在执行飞行途中,广播回传其实时位置与相关数据的信标给参与的每个节点,当经过某个所述航点,或已安全通过并已释放出可资利用的上一个所述航段的信息,然后如上述流程循环进行加密与解密。
7.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,多个不同航路可将自身的区块链网络相互串联形成链中链。
8.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述航班在通过每一所述航点时,对网络中的其它参与的节点广播其飞行状况设定信标,其它航班根据所述信标,确定所要通过的几个航段是否安全无障碍,并释放出已通过可用的航段,更新所述信标。
9.根据权利要求1所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述航路所处的空域利用管道方式进行规划,形成同一所述航段有多个空中通道,依区块链技术的节点回报机制,设定固定的无人机飞行速度,以及符合安全分隔距离要求,在同一所述航段的不同空中通道中同时安排多个航班,或在同一所述空中通道的前后端放入多个航班,以对所述航路做最佳的利用。
10.根据权利要求9所述的应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法,其特征在于,所述航路在规划设计时,依据所定义的飞行参数,包括因为建模分辨率所产生的所述空中通道的安全宽度、基本航段长度及安全分隔距离的要求,无人机飞行速度及区块链机制,定义出所述无人机的最佳飞行速度,最佳安全分隔距离的机制,赋予所述航路上最大的使用率及安全流量,并进行仿真任务飞行。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010080740.6A CN113222488B (zh) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | 应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010080740.6A CN113222488B (zh) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | 应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113222488A CN113222488A (zh) | 2021-08-06 |
CN113222488B true CN113222488B (zh) | 2024-06-07 |
Family
ID=77085495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010080740.6A Active CN113222488B (zh) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | 应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113222488B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114898600B (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-21 | 安胜(天津)飞行模拟系统有限公司 | 基于区块链技术架构的uam四维航迹分享和管理方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106022775A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-10-12 | 邓迪 | 基于区块链的文件签名方法及系统 |
CN107094148A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-08-25 | 电子科技大学 | 一种抗量子计算攻击的无人机区块链管控策略 |
CN108765243A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-11-06 | 厦门快商通信息技术有限公司 | 一种基于区块链技术的飞行数据管理方法及系统 |
CN109923589A (zh) * | 2016-11-14 | 2019-06-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 构建和更新高程地图 |
CN110189072A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-08-30 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | 基于区块链技术的无人机物流系统及其运行方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10380900B2 (en) * | 2014-05-20 | 2019-08-13 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Information collection and component/software upgrades for unmanned aerial vehicles |
-
2020
- 2020-02-05 CN CN202010080740.6A patent/CN113222488B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106022775A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-10-12 | 邓迪 | 基于区块链的文件签名方法及系统 |
CN109923589A (zh) * | 2016-11-14 | 2019-06-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 构建和更新高程地图 |
CN107094148A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-08-25 | 电子科技大学 | 一种抗量子计算攻击的无人机区块链管控策略 |
CN108765243A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-11-06 | 厦门快商通信息技术有限公司 | 一种基于区块链技术的飞行数据管理方法及系统 |
CN110189072A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-08-30 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | 基于区块链技术的无人机物流系统及其运行方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113222488A (zh) | 2021-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11580866B2 (en) | UAV (unmanned aerial vehicle) logistics operation and air traffic control method based on blockchain technology | |
US20220327552A1 (en) | Authentication systems and methods for generating flight regulations | |
US9858822B1 (en) | Airspace activity tracking using unmanned aerial vehicles | |
CN107409174B (zh) | 用于管制无人飞行器操作的系统和方法 | |
Jiang et al. | Unmanned Aircraft System traffic management: Concept of operation and system architecture | |
CN107533331B (zh) | 具有动态特性的地理围栏设备 | |
EP2858061B1 (en) | Prediction of flight path privacy | |
CN107430403B (zh) | 具有地理围栏设备级别的系统和方法 | |
CN107615785B (zh) | 用于显示地理围栏设备信息的系统和方法 | |
CN107531324B (zh) | 用于移动地理围栏的系统和方法 | |
CN107408352B (zh) | 用于地理围栏装置通信的系统和方法 | |
CN107615359B (zh) | 用于检测未经授权的无人飞行器活动的认证系统和方法 | |
CN110015418B (zh) | 用于生成飞行管制的认证系统和方法 | |
CN107430402B (zh) | 用于对地理围栏设备进行标识和认证的系统和方法 | |
CN107408351B (zh) | 用于生成飞行管制的认证系统和方法 | |
Finke et al. | ADS-B encryption: confidentiality in the friendly skies | |
CN113222488B (zh) | 应用区块链技术的无人机物流运营及飞航管理方法 | |
JP2022129533A (ja) | 運航空域管理装置、無人飛行体運航管理装置、無人飛行体遠隔操縦装置、及び、無人飛行体 | |
TWI726582B (zh) | 應用區塊鏈技術的無人機物流運營及飛航管理方法 | |
Schalk et al. | Detect and avoid for unmanned aircraft in very low level airspace | |
CN111713085A (zh) | 用于车辆通信的电子设备、系统和方法 | |
Freeman et al. | Immutable secure data exchange and storage for urban air mobility environments | |
KR101968022B1 (ko) | 항공데이터 통합 제공방법 및 시스템 | |
Kamaruzzaman et al. | Mitigation of ADS-B Spoofing Attack Impact on Departure Sequencing Through Modulated Synchronous Taxiing Approach | |
Cestaro et al. | OpenScope-sec: an ADS-B simulator to support the security research |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |