[發(fā)明專利]飛行器及其路線規(guī)劃方法和路線規(guī)劃算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110239150.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN113358116A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·奧爾特利布;F·M·阿道夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沃科波特有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/04;G08G5/00;G05D1/10
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 桑傳標(biāo)

本公開涉及一種用于確定飛行器(1)在三維空間中從起點(diǎn)(VP1)到目標(biāo)點(diǎn)(VP2)的飛行路線(FB)的路線規(guī)劃方法，在所述方法中：a)實(shí)施限制在在三維空間中的第一平面或表面上的第一路線規(guī)劃，以便獲得具有第一路線輪廓(BP1)的第一路線規(guī)劃結(jié)果；以及b)實(shí)施限制在三維空間中的與第一平面或表面不同的第二平面或表面(SE)上的第二路線規(guī)劃，以便獲得第二路線規(guī)劃結(jié)果；以及c)將第一路線規(guī)劃結(jié)果和第二路線規(guī)劃結(jié)果合并成用于飛行路線(FB)的總路線規(guī)劃結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種根據(jù)方案1所述的用于確定飛行器在三維空間中的飛行路線的路線規(guī)劃方法。

本公開還涉及一種根據(jù)方案14所述的用于確定飛行器在三維空間中的飛行路線的路線規(guī)劃算法。

最后，本公開還涉及一種根據(jù)方案22的飛行器，特別是垂直起降的多旋翼飛行器，所述飛行器優(yōu)選是電驅(qū)動(dòng)的，所述飛行器具有飛行控制單元。

背景技術(shù)

由US 2006/235610 A1、US 4,862,373 A和US 6,317,690 B1已知路線規(guī)劃方法，這些路線規(guī)劃方法包括規(guī)劃問題的降維或保存已經(jīng)生成的搜索圖，以便能夠較為簡(jiǎn)單和高效地實(shí)施路線規(guī)劃。特別是當(dāng)應(yīng)(實(shí)時(shí))生成多個(gè)飛行路線時(shí)，這是特別必要的。

這種在先已知的方法已經(jīng)在這個(gè)方向上給出了幾個(gè)初步的步驟，但這些步驟在實(shí)踐中沒有得到充分的驗(yàn)證。

此外，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)證實(shí)特別不利的是，難以確保所執(zhí)行的路線規(guī)劃與現(xiàn)行的、特別是在航空領(lǐng)域中非常重要的法規(guī)的相容性。但是，這種相容性起著決定性的作用，特別是在居住區(qū)中，并且這種相容性通常通過由預(yù)先規(guī)定的必須遵守的邊界條件對(duì)方案、即具體計(jì)算出的飛行路線進(jìn)行限制來實(shí)現(xiàn)。查找方案直到得到最終方案(實(shí)際的飛行路線或軌跡)的過程通常很難檢查或驗(yàn)證。此外，在三維空間中，為了在復(fù)雜的搜索空間中獲得解決方案，規(guī)劃方法“消耗”了很多的計(jì)算能力，而且這種解決方案接下來不一定會(huì)被證實(shí)為是符合規(guī)定的。表述“符合規(guī)定”指的是由使用者定義的、解決方案應(yīng)符合的規(guī)則集。通常，這種規(guī)則集主要由法規(guī)上、安全技術(shù)上的和效率驅(qū)動(dòng)的考量組成。因此，限定搜索空間是有意義的，其能夠使得在實(shí)際的路線規(guī)劃之前已經(jīng)排除了在規(guī)則集的框架內(nèi)不允許的狀態(tài)，其中，搜索空間是在其中搜索路線規(guī)劃問題的解決方案的參數(shù)空間。特別是上面所述的現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)也要遵循這種原則。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的在于，改進(jìn)已知的路線規(guī)劃方法，以便實(shí)現(xiàn)更明顯地降低所需的計(jì)算能力或者在計(jì)算能力相同的情況下縮短運(yùn)行時(shí)間(計(jì)算時(shí)間)。此外，本公開的目的還在于，除了單純的效率提高以外，還要在路線規(guī)劃中確保所有規(guī)劃步驟的可核查性(可驗(yàn)證性)。

上面所述的目的根據(jù)本公開通過具有方案1的特征的路線規(guī)劃方法、通過具有方案14的特征的路線規(guī)劃算法以及通過具有方案22的特征的飛行器來實(shí)現(xiàn)。有利的改進(jìn)方案在相應(yīng)的從屬方案中限定。

根據(jù)本公開的用于確定飛行器在三維空間中的飛行路線的路線規(guī)劃方法設(shè)定，為了確定從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的飛行路線，執(zhí)行以下步驟：

a)實(shí)施限制于三維空間中的第一平面或表面上的第一路線規(guī)劃，以便獲得具有第一路線輪廓的第一路線規(guī)劃結(jié)果；以及

b)實(shí)施限制于三維空間中的與第一平面或表面不同的第二平面或區(qū)域上的第二路線規(guī)劃，以便獲得第二路線規(guī)劃結(jié)果；以及

c)將第一路線規(guī)劃結(jié)果和第二路線規(guī)劃結(jié)果合并成用于飛行路線的總路線規(guī)劃結(jié)果。

根據(jù)本公開的用于確定飛行器在三維空間中從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的飛行路線的路線規(guī)劃算法包括：

i)第一路線規(guī)劃模塊，所述第一路線規(guī)劃模塊構(gòu)造成用于，實(shí)施限制于三維空間中的第一平面或表面、優(yōu)選豎直平面上的第一路線規(guī)劃，以便獲得具有第一路線輪廓的第一路線規(guī)劃結(jié)果；