[發明專利]一種無人機運行場景中交互信息與任務時序的建模方法

在審

• 申請號: 202011147864.8
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112214209A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 張學軍;周強;張杰瑋;劉廣才
• 申請（專利權）人: 北航(四川)西部國際創新港科技有限公司
• 主分類號: G06F8/20
• 分類號: G06F8/20;G06F8/76
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發明提供一種無人機運行場景中交互信息與任務時序的建模方法，包括：無人機運行場景信息采集分類與關系表達；形式化語言的無人機運行場景建模；無人機運行場景的IPS和SMPS表達與合并。本發明將無人機運行場景建模分為通用運行場景建模和特定運行場景建模，通過建立一次通用運行場景后，根據特定運行場景適配可以簡化建模流程，提高建模效率。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，涉及一種無人機運行場景中交互信息與任務時序的建模方法。

背景技術

在過去十年中，全球無人機市場大幅度增加，其應用范圍也日益擴大，無人機進入軍用、民用領域已經是一個普遍的趨勢。無人機在地形勘探、搶險救援等其他場景應用的科學效益和經濟效益非常重要，此外，無人偵察機還將廣泛應用于災害評估、化學檢測和水域監測、遙感映射、防止毒品和走私、邊防部隊、公安和反恐怖主義、野生生物保護等領域。這催生了制定無人機航空標準和進行審批的需求。

歐洲航空安全局在最新的監管工作引入了一種特定類別的新概念，該概念允許逐步適應認證要求，基于特定的運行風險評估可以啟用新的飛機系統架構和任務設計。無人機運行操作概念(Unmanned Aircraft System Concept of Operations，UAS ConOps)的提出，為無人機在某一運行環境中的具體操作行為定義明確的運行限制，從而維持整體運行操作過程中的安全性，因此UAS ConOps的建模是審批無人機系統(UAS)執行步驟中極其重要的一步。同時，對無人機運行操作任務場景中交互信息與任務時序的建模描述，將會對無人機飛行任務有更多保障。鑒于目前國內外對于無人機運行操作任務場景的建模研究較少，且沒有成型的適用于無人機運行操作任務場景的標準模型，需要構建一個無人機運行場景模型，并對任務場景中交互信息與任務時序進行建模描述。

發明內容

本發明提供了一種無人機運行場景中交互信息與任務時序的建模方法，以解決當前缺少無人機運行操作任務場景建模描述這一問題。無人機在執行任務時必須提前進行特定風險評估，無人機的運行操作概念以及無人機的運行操作任務策略就顯得尤為重要，本發明采用形式化可拓展標記語言、線性時許邏輯和狀態圖，通過對無人機運行操作概念和無人機運行操作任務策略的建模，分析出無人機在運行場景中交互信息與任務時序，形成一種可以移植的無人機運行場景建模方法，并利用該模型為無人機運行監管提供更為有效的支撐。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種無人機運行場景中交互信息與任務時序的建模方法，包括以下步驟：

步驟一：無人機運行場景信息采集分類與關系表達：

通過將采集到的無人機運行場景信息分類整合，對重復信息進行篩選、擇優，選擇能更好體現無人機應用場景的信息；

結合各類應用場景中通用的元素以及屬性分析，把無人機運行場景信息分類；

對分類得到的無人機運行場景信息進行分析，依照信息要素與屬性分析各個信息之間的關系；

步驟二：形式化語言的無人機運行場景建模：

利用信息之間的關系和可拓展語言的模型來描述無人機運行場景，通過構建無人機通用運行場景數據庫和無人機操作概念庫，對無人機運行場景進行描述，將無人機運行場景建模分為無人機通用運行場景模型和無人機特定運行場景模型。

步驟三：無人機運行場景的IPS和SMPS表達與合并：

通過對無人機運行場景中無人機信息的交互關系編寫出的統一建模語言UML時序，進行實例化編碼轉化為保留UML時序中元素的狀態機，用于更加直觀地表現出元素之間的交互關系，并將狀態機分為通用場景狀態機和特定場景狀態機，并編寫映射規則，合并為最終的場景模型。