[發(fā)明專利]無(wú)人機(jī)的物流運(yùn)營(yíng)任務(wù)規(guī)劃管理系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010143900.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN113359811A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈敏忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 賈敏忠
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京布瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11505
• 代理人: 孟潭

本發(fā)明是基于實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)商業(yè)化運(yùn)行的必然趨勢(shì)，確保適航區(qū)內(nèi)所有空域使用者和地面人員的安全所提出，其首先以架構(gòu)一個(gè)適航區(qū)地形模型為平臺(tái)，然后在平臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)營(yíng)任務(wù)規(guī)劃以及飛航交通控制及管理的整合系統(tǒng)；本發(fā)明是一個(gè)可擴(kuò)展、靈活和適應(yīng)性強(qiáng)的系統(tǒng)，可響應(yīng)需求、數(shù)量、技術(shù)、業(yè)務(wù)模式和應(yīng)用的變化，同時(shí)保留載人空中交通管制的接口，多架次的無(wú)人機(jī)飛行操作和管理，在無(wú)人機(jī)航管中心的監(jiān)督下，可確保所有無(wú)人機(jī)在適航區(qū)空域內(nèi)安全可靠地運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物流相關(guān)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)人機(jī)的物流運(yùn)營(yíng)任務(wù)規(guī)劃管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，無(wú)人機(jī)(UAS)的應(yīng)用技術(shù)日趨成熟，使用范圍逐步擴(kuò)大，相關(guān)法規(guī)日趨清晰，為適應(yīng)未來(lái)無(wú)人機(jī)的多樣化應(yīng)用，提高無(wú)人機(jī)飛行的安全性和有效管理，控制無(wú)人機(jī)飛行，優(yōu)化適航區(qū)空域利用勢(shì)在必行，也是世界各國(guó)的研究與發(fā)展關(guān)鍵主題。

對(duì)于無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)的飛行任務(wù)規(guī)劃、空中交通控制和管理是一個(gè)基于服務(wù)、角色、責(zé)任、基礎(chǔ)設(shè)施、性能要求、信息架構(gòu)、軟體功能、數(shù)據(jù)交換協(xié)議等的原型系統(tǒng)。它是一個(gè)可擴(kuò)展、靈活和適應(yīng)性強(qiáng)的系統(tǒng)，可響應(yīng)需求、數(shù)量、技術(shù)、業(yè)務(wù)模式和應(yīng)用的變化，同時(shí)保留載人空中交通管制的接口。在適航區(qū)無(wú)人機(jī)航管中心(ATCC)的監(jiān)督下進(jìn)行多無(wú)人機(jī)飛行操作和管理，確保所有無(wú)人機(jī)在適航區(qū)空域內(nèi)安全可靠地運(yùn)行。

對(duì)于一架無(wú)人機(jī)攜帶包裹從起始地點(diǎn)飛往15公里外的目的地點(diǎn)，這是一個(gè)視距外的遙控飛行任務(wù)，故必須由任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)地面高程和地形數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生適航區(qū)空域的飛行路徑。該飛行路徑經(jīng)過(guò)規(guī)劃、仿真、測(cè)試，符合適用的法規(guī)、空域要求，包括電子圍欄、空域可用性、臨時(shí)區(qū)域和限制區(qū)域。該飛行路徑是一條合適、安全和經(jīng)濟(jì)高效的飛行路徑，不會(huì)與在同一空域內(nèi)操作的其它無(wú)人機(jī)相沖突，除了突發(fā)事件外，該飛行路徑沿途應(yīng)無(wú)障礙物。

發(fā)明人曾針對(duì)地形數(shù)據(jù)處理、地形感知和預(yù)警系統(tǒng)提出并獲準(zhǔn)美國(guó)專利US 6,317,690和US 6,401,038，該技術(shù)經(jīng)由定位及飛行條件收集產(chǎn)生一組高于最小飛行高度的地形節(jié)點(diǎn)，提出結(jié)構(gòu)化地形模型的技術(shù)，基于這種地形模型開發(fā)出碰撞檢測(cè)、山體邊界和區(qū)域生長(zhǎng)技術(shù)等演算法，防止飛機(jī)與地形相撞，其中使用可見(jiàn)度圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃，助于減少實(shí)時(shí)計(jì)算資源。

基于已知專利，發(fā)明人進(jìn)一步研究，提出完整的無(wú)人機(jī)的物流運(yùn)營(yíng)任務(wù)規(guī)劃管理系統(tǒng)，藉由構(gòu)建飛航空間地形模型的樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)該地形模型的該樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃防止危險(xiǎn)和避開障礙的任務(wù)路徑，然后對(duì)該任務(wù)路徑進(jìn)行航路的容量規(guī)劃和流量控制，并對(duì)于進(jìn)入該航路的航班進(jìn)行監(jiān)控與緊急事件處理，以完善無(wú)人機(jī)的物流運(yùn)營(yíng)任務(wù)的相關(guān)技術(shù)，以便于利用該項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的有益發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)人機(jī)的物流運(yùn)營(yíng)任務(wù)規(guī)劃管理系統(tǒng)，其構(gòu)建飛航空間地形模型以及任務(wù)路徑規(guī)劃，允許無(wú)人機(jī)在自動(dòng)或手動(dòng)遙控飛機(jī)模式下飛行，以避免與地形碰撞或突發(fā)障礙物，該方法可應(yīng)用于視距外飛行，最大限度地利用飛航空間。

本發(fā)明提供一種無(wú)人機(jī)的物流運(yùn)營(yíng)任務(wù)規(guī)劃管理系統(tǒng)，其包括：

數(shù)字地形建模子系統(tǒng)，用來(lái)構(gòu)建飛航空間地形模型的樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

任務(wù)路徑規(guī)劃子系統(tǒng)，根據(jù)該地形模型的該樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃防止危險(xiǎn)和避開障礙的任務(wù)路徑；

航路容量規(guī)劃和流量控制子系統(tǒng)，根據(jù)該任務(wù)路徑進(jìn)行航路的容量規(guī)劃和流量控制；以及

無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)航管和監(jiān)控子系統(tǒng)，對(duì)于進(jìn)入該航路的航班進(jìn)行監(jiān)控與緊急事件處理。

該數(shù)字地形建模子系統(tǒng)具有云端地形數(shù)據(jù)庫(kù)模塊與地形建模模塊，該云端地形數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存取數(shù)字地形模型(DTM)、數(shù)字地表模型(DSM)、禁限航與其它數(shù)據(jù)庫(kù)，以取得多個(gè)高程相關(guān)數(shù)據(jù)，然后交由該地形建模模塊根據(jù)該多個(gè)高程相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行堆棧以建立該地形模型。