空中交通网络的描述方法及描述系统的制作方法_3

文档序号:9811708阅读:来源:国知局
机运行的速度有关;
[0139] 请参图5,空中交通网络的描述方法包括步骤:
[0140] S41,获取网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度;
[0141] S42,根据无人机数量、各无人机运行的速度及网格的允许无人机运行的速度,计 算网格的拥堵程度;
[0142] S43,根据计算得到的网格的拥堵程度,更新空中交通网络的状态的描述。
[0143] 具体地,在本发明实施方式中,网格的拥堵程度是指网格内无人机运行的流畅程 度,它由多个因素综合决定:网格内无人机的密度,网格内无人机运行的速度,以及网格的 允许无人机运行的速度。
[0144] 因此,关于拥堵程度C的计算,结合无人机运行的速度vx和网格的允许无人机运行 的速度VL,可有多种策略计算出此网格的运行速度因子V。较佳地,本发明实施方式提供一 种较为有效方式,如下:
[0145] 设无人机运行速度vx高于a*VL的无人机为运行顺畅,否则为不顺畅,其中0〈a〈l,a 为运行顺畅因子。对速度高于a*VL的无人机进行计数,则令运行速度因子V = C〇ut(vx>a)/ 网格内无人机总数,Cout(Vx>a)表示速度高于a*VL的无人机的数量。特别地,当网格内没有 无人机运行时,V = 1。不难看出,V值越大,网格内交通越顺畅,反之越不顺畅。
[0146] 拥堵程度C与无人机密度P成正比,即无人机密度越高越拥堵;拥堵程度C与运行速 度因子V成反比,即运行速度因子V越低越拥堵。为了更有效地描述拥堵程度C,引入两个阀 值参数:密度阀值A,低于密度阀值A则认为交通顺畅;速度因子阀值B,高于速度因子阀值B 则认为交通顺畅。因此拥堵程度C可表示为:
[0148] 拥堵程度C的值越小,表明网格内的交通越顺畅,反之越不顺畅。密度阀值A及速度 因子阀值B可根据实际情况来具体设定。
[0149] 计算得到网格的拥堵程度更新到空中交通网络的状态的描述,可使对无人机飞行 航线的规划更准确,及实时了解整个空中交通网络的交通状态。
[0150] 在某些实施方式中,空中交通网络的描述方法,还包括步骤:
[0151]限定无人机运行的高度、无人机运行的方向和无人机运行的航线,计算无人机飞 行航线中未运行部分的特定高度和特定方向的网格的拥堵程度。
[0152] 具体地,可将计算得到无人机飞行航线中未运行部分的特定高度和特定方向的网 格的拥堵程度,作为调整无人机飞行航线未运行部分的依据。例如,在调整无人机飞行航线 未运行部分时,可将网格的拥堵程度大于预设拥堵程度的网格排除在无人机飞行航线未运 行部分之外,及将网格的拥堵程度小于预设拥堵程度的网格规划到无人机飞行航线未运行 部分,以此使得无人机飞行航线的规划更科学,并能缩短无人机飞行的时间,使无人机尽快 到达目的地。
[0153] 在某些实施方式中,请参图6,空中交通网络的描述方法,还包括步骤:S51,预设网 格的状态参数的查询周期;
[0154] 所述根据预设的交通管制参数及无人机的信息,生成空中交通网络的状态的描 述,包括步骤:
[0155] S52,每隔一个查询周期,重新查询网格的状态参数;及
[0156] S53,在当前查询结果出来后,判断网格的状态参数是否有变化,若有变化,则根据 变化后的网格的状态参数更新空中交通网络的状态的描述。
[0157] 具体地,网格的状态参数的查询周期可用于提示无人机在运行中或在进行飞行航 线规划时应多长时间注意网格的状态的变化。如在无人机靠近路口类型的网格时,应根据 查询周期重新查询路口类型的网格的状态变化,以决定是否通过网格还是等待。
[0158] 在某些实施方式中,为了使无人机的飞行航线规划更准确,空中交通网络的描述 方法,还包括步骤:
[0159] 预设多个网格之间的可联通性。
[0160]例如,在相互连接的多个网格中,网格类型不一定相同,因此,在规划飞行航线时, 预设一个网格与其它网格的可联通性,以便在进行飞行航线规划时限定网格的搜索范围, 提高计算速度。
[0161]因此,在某些实施方式中,一个网格的参数可用下表来表示:
[0162]
[0163]网格所涉及的顶点可表示为:
[0165] 也就是说,每个顶点可对应经度、炜度及海拔的信息。上表中经度、炜度及海拔对 应的符号表示相应的数值。
[0166] 网格的面集可表示为:
[0168] 相邻的多个网格相连,即形成特定空域的空中交通网络。如图7所示,空中交通网 络由9个网格组成,图示中并示意了其中一条无人机的飞行航线(黑色加粗线所示)。
[0169] 另外,为了进一步提高空中交通网络的可管理性,空中交通网络包括相连接的多 个子空中交通网络,每个子空中交通网络包括相连接的多个网格,即表示为Net={Netl, Net2,…Netn |Gridl,Grid2, · .Gridn},且空中交通网络的定义为自相似定义(递归定义)。
[0170] 因此,在某些实施方式中,空中交通网络的描述方法包括步骤:
[0171] 预设多个子空中交通网络之间的可联通性。
[0172] 也就是说,预设一个子空中交通网络与其它子空中交通网络的可联通性,以便在 进行飞行航线规划时限定子空中交通网络的搜索范围,提高计算速度。一个具体的例子可 参下表。
[0174] 在某些实施方式中,空中交通网络的描述方法,还包括步骤:
[0175] 将更新后的网格的状态参数保存到数据库。
[0176] 具体地,如前所述,由于网格的状态参数会随空中交通网络内无人机运行的数量、 运行的方向及速度等因素影响,因此,将更新后的网格的状态参数保存到数据库有利于实 时更新无人机当前所处的网格的状态参数,例如拥堵程度等。
[0177] 数据库可为专门的空中交通网络数据库,其存储以上涉及的网格的属性参数及状 态参数、空中交通网络、无人机状态数据、以及涉及的计算拥堵程度所需要的参数等。
[0178] 在某些实施方式中,请参图8,空中交通网络的描述方法,还包括步骤:S61,根据查 询请求获取空中交通网络的状态的描述;及
[0179] S62,返回空中交通网络的状态的描述至无人机。
[0180] 具体地,查询请求可由运行中的无人机或即将运行的无人机所发出,根据查询请 求获取并返回空中交通网络的状态的描述至无人机,为无人机在空中交通网络中进行飞行 航线规划或调整时,提供了准确的数据,提高了无人机运行的效率。
[0181]需要说明的是,在本发明实施方式中,交通网格是指:使用地理坐标规定的一个三 维空间,空间用于飞行器的飞行,所有飞行器都必须在交通网格内飞行,简称网格。空中交 通网络是指:由所有交通网格构成的集合称为空中交通网络。
[0182] 综上所述,上述空中交通网络的描述方法,通过建立多个网格与无人机所在空间 的对应关系以形成空中交通网络,最终得到空中交通网络的状态的描述,因此,状态的描述 可用于无人机在空间飞行的控制依据,可实现对无人机的统一调试和管理上的控制。
[0183] 请参图9,本发明较佳实施方式的一种空中交通网络的描述系统100,包括网格维 护装置102及无人机信息采集装置104。
[0184] 网格维护装置102构造成建立多个网格与无人机所在空间的对应关系,相邻的多 个网格相连形成空中交通网络。
[0185] 无人机信息采集装置104构造成采集无人机的信息。
[0186] 网格维护装置102还构造成根据预设的交通管制参数及无人机的信息,生成空中 交通网络的状态的描述。
[0187] 具体地,无人机信息采集装置104可设置在无人机内。在无人机内,无人机信息采 集装置104通过总线采集无人机的信息,并通过无线通讯与网格维护装置102连接并传输数 据。
[0188] 网格维护装置102可设置在地面控制中心(监管方)内,接收无人机的信息并发送 各种控制指令至无人机以控制无人机的飞行。
[0189] 网格为多面体空间,网格所代表的空域由多面体的所有顶点的三维坐标和面确 定。
[0190] 在一个例子中,网格以符号化表示为Grid(Pl,P2,…,?11,31,32,~3111,? &抑1118),其 中P1~Pn为多面体的顶点,S1~Sm为多面体的面,Params为网格的属性参数。其中一个面S 由至少3个顶点构成,表示为S(P1,P2,. .,Pn),n 2 3。图2所示的示例中,由门面体构成图2所 示的网格包括8个顶点(P1~P8)和6个面(S1~S6)。
[0191]需要说明的是,前述对空中交通网络的描述方法的较佳实施方式的解释说明也适 用于本发明实施方式的空中交通网络的描述系统100,此处不再赘述。
[0192] 在某些实施方式中,交通管制参数包括网格的属性参数及状态参数。网格维护装 置102构造成实时更新网格的状态参数。
[0193] 需要说明的是,前述对空中交通网络的描述方法的较佳实施方式的解释说明也适 用于本发明实施方式的空中交通网络的描述系统100,此处不再赘述。
[0194] 在某些实施方式中,网格的属性参数包括网格的网格类型。
[0195] 网格的状态参数包括网格的可用性、网格的允许无人机运行的方向和速度、网格 的拥堵程度。
[0196] 在某些实施方式中,网格类型包括常规及路口。这是对网格的功能区分。对于常规 类型的网格,它指定仅允许无人机运行的方向为从某一面到另一面,如S1_>S4。对于路口类 型的网格,不固定允许无人机运行的方向,允许无人机运行的方向可是随时间可变的,如从 S1_>S4变换到S4_>S2,从而调度各方向运行的无人机有序运行,起到红绿灯的作用。
[0197] 网格的可用性是指网格是否允许飞行,在特定的需要下,可具体地将某些网格标 记为不可用状态,起到交通管制的作用。在导航的过程中,例如可使用路径规划算法生成避 开这些不可用状态的网格,并根据网格允许无人机运行的方向和速度以及拥堵程度,自动 规划一条较佳的路径。
[0198] 允许无人机运行的方向和速度:允许无人机运行的方向是指,在网格内无人
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