一種無人機三維空中航路地圖構(gòu)建及其航路顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人機三維空中航路地圖構(gòu)建及其航路顯示方法，主要應(yīng)用于無人機的自主導(dǎo)航和空中交通管理。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機是無人駕駛飛機的簡稱(Unmanned Aerial Vehicle)，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機，包括無人直升機、固定翼機、多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機。從某種角度來看，無人機可以在無人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負載任務(wù)，可以被看做是“空中機器人”。隨著自動化和傳感器技術(shù)的不斷進步，無人機制造技術(shù)和性能發(fā)展迅速，無人機在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，市場需求不斷增大。
[0003]在可以預(yù)見的未來，無人機數(shù)量迅速增多，由于無人機飛行的不穩(wěn)定性以及危險性，需要統(tǒng)一進行航路的規(guī)劃和管理，這就需要一個統(tǒng)一的平臺提供飛行需要的三維空中地圖數(shù)據(jù)，并能夠為執(zhí)行特定飛行任務(wù)的無人機自動劃定安全可靠的航道。目前還沒有專門為無人機提供的空中三維地圖，一些常用的地面地圖也未能添加無人機需要的高度、驛站、無人機機場等信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決以上問題，提供一種無人機三維空中航路地圖構(gòu)建及其航路顯示方法，為大量無人機的自主飛行提供保障。所要解決的技術(shù)問題是，首先通過無人機，并基于已有的地面二維地圖，獲取飛行所需區(qū)域三維空中地圖，在地圖上標定重要信息，在三維空中地圖中劃定航道，在區(qū)域云服務(wù)器中創(chuàng)建存儲三維空中航路地圖，用戶可以用終端下載地圖數(shù)據(jù)，查找信息，創(chuàng)建飛行任務(wù)，實時查看無人機信息，同時設(shè)置一些安裝有測距傳感器的無人機檢查航道與周圍物體是否發(fā)生變化，定期利用安裝方向傳感器和攝像頭的無人機傳回的信息，構(gòu)建新的三維地圖，檢查航路上發(fā)生的影響飛行安全的變化，更新維護地圖，同時服務(wù)器可以根據(jù)實時各個區(qū)域內(nèi)無人機的信息和飛行任務(wù)，為無人機自主規(guī)劃航路并導(dǎo)航。
[0005]進一步地，通過無人機獲取飛行所需區(qū)域三維空中地圖，需要已經(jīng)安裝好方向傳感器以及攝像頭的無人機，預(yù)先飛遍需要建立三維空中地圖的區(qū)域，將記錄下的速度方向、重力、深度圖片等信息回傳給服務(wù)器，在服務(wù)器端結(jié)合已有的地面二維地圖利用算法建立三維空中地圖，并存儲。所述三維地圖中應(yīng)該包含區(qū)域內(nèi)大型自然景觀的位置和高度，建筑物的位置和高度，同時包含對無人機飛行安全構(gòu)成威脅的空中物體的位置和高度，例如輸電線等。
[0006]進一步地，在建立的三維地圖基礎(chǔ)上標定其他重要信息，包含人員流動密集區(qū)域，例如小區(qū)，購物中心地帶，步行街等，包含政府要求的禁飛區(qū)域，包含預(yù)先設(shè)立好的為無人機提供便利的驛站，方便執(zhí)行飛行任務(wù)過程中，更換電池、維修維護，包含政府要求劃定的自由飛行區(qū)域，方便操作手，航模愛好者等在此區(qū)域自由操縱飛行，包含為無人機建立的無人機機場、無人機跑道、無人機起飛平臺。
[0007]進一步地，利用建立好的三維空中航路地圖，以及標定的重要信息，為無人機劃定一些主要航道，包含航道的位置信息，以及高度信息，航道上要包含有一些無人機驛站，無人機機場、跑道、起飛平臺，并且避開一些高度較高的建筑物和自然景觀，避開人員流動密集區(qū)域，避開禁止飛行區(qū)域。當(dāng)無人機執(zhí)行飛行任務(wù)時，經(jīng)過的路徑應(yīng)主要在劃定的航道上。
[0008]進一步地，用戶可以使用其他電子產(chǎn)品，如手機，平板電腦，個人電腦，利用飛行地面站，從區(qū)域云服務(wù)器上下載并查看之前所創(chuàng)建的三維空中地圖數(shù)據(jù)，利用其查找信息，例如禁飛區(qū)域，人員流動密集區(qū)域，同時用戶可以為無人機選定出發(fā)點，目的地，途徑位置。這些飛行任務(wù)數(shù)據(jù)會上傳到服務(wù)器中，并且服務(wù)器自主為無人機劃定飛行路線，高度，并發(fā)送控制指令控制無人機的飛行。
[0009]進一步地，定期設(shè)置一些安裝有測距傳感器的無人機定期飛遍所有的航道，檢測在航道途徑區(qū)域，航道距離下方地面、建筑，以及四周物體的距離是否發(fā)生較大變化，如果發(fā)生可能影響飛行安全的變化，則需要重新設(shè)置空中航道。設(shè)置一些安裝有方向傳感器、攝像頭無人機定期飛遍城市區(qū)域，或者通過一些安裝有方向傳感器、攝像頭的無人機在執(zhí)行任務(wù)過程中自愿回傳給服務(wù)器的深度圖片，速度方向，重力等信息，建立新的三維空中地圖，對比更新之前的三維空中地圖中與目前不符合的信息，比如新建的建筑，高度發(fā)生變化的在建建筑。同時檢測是否有區(qū)域的例外情況發(fā)生，包含某一區(qū)域暫時變?yōu)槿藛T密集區(qū)域，某區(qū)域空中飛行物較多等情況。
[0010]進一步地，執(zhí)行飛行任務(wù)過程中的無人機會將其高度，定位，速度信息，剩余電量或者剩余油量回傳服務(wù)器，以上信息都會實時從服務(wù)器傳到用戶使用的客戶端上。如果無人機偏離預(yù)定航道，服務(wù)器端會向用戶客戶端發(fā)出警報，用戶在監(jiān)控?zé)o人機的同時也可以發(fā)送新的控制指令給無人機，比如終止飛行任務(wù)。無人機如果發(fā)生失去聯(lián)接的狀況，服務(wù)器會及時向用戶客戶端報警，并將無人機最后失聯(lián)前最后時刻的位置信息以及通過無人機速度、周圍地面條件、環(huán)境因素計算出的可能墜落或可能停留位置發(fā)送給用戶，使用戶能夠及時找到無人機，降低或避免損失。
[0011]進一步地，服務(wù)器在為新執(zhí)行飛行任務(wù)的無人機自主規(guī)劃航路時，會將無人機飛行的路徑主要都設(shè)置在已有航路上，會避免無人機相互影響，將使用相同航路并可能發(fā)生碰撞影響的無人機定在不同的飛行高度上，并將規(guī)劃好的航路，高度，飛行用時等信息發(fā)送給用戶使用的終端，便于用戶查看，并選擇是否執(zhí)行該飛行任務(wù)。
[0012]本發(fā)明的特點在于:
[0013]1.提供了創(chuàng)建三維空中航路地圖的方法，便于大量無人機同時執(zhí)行飛行任務(wù)時的管理。
[0014]2.相比于地面使用的地圖，增加了高度信息、人員流動密集區(qū)域、禁飛區(qū)域、驛站、自由飛行區(qū)域、無人機機場、無人機跑道、無人機起飛平臺，從而為空中飛行的航路規(guī)劃提供可能。
[0015]3.事先為整個飛行區(qū)域規(guī)劃好航路，無人機的自主飛行主要都在航路上，便于管理，降低危險性，減少不可控因素。
[0016]4.提供了維護更新三維空中航路地圖的方法，使地圖能夠隨時為無人機管理，無人機航路規(guī)劃提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是三維空中航路地圖建立的流程圖；
[0018]圖2是通過三維空中航路地圖規(guī)劃航路的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請方案，下面將結(jié)合本申請中的附圖，對本申請中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0020]圖1是三維空中航路地圖建立的過程。如圖1所示，該方法包含以下過程:
[0021]1.首先釋放多架搭載方向傳感器、攝像頭的無人機，由操作手操作飛遍需要建立三維空中航路地圖的區(qū)域，將無人機拍攝下的深度圖片，以及記錄下的速度方向、重力信息發(fā)送到服務(wù)器中。
[0022]2.在服務(wù)器端利用每個無人機發(fā)送的數(shù)據(jù)創(chuàng)建相應(yīng)的三維空中航路地圖，然后將各個三維地圖拼接為整個需要創(chuàng)建三維地圖區(qū)域的整體地圖，并存儲在區(qū)域云服務(wù)器中。所述三維地圖中應(yīng)該包含區(qū)域內(nèi)大型自然景觀的位置和高度，建筑物的位置和高度，同時包含對無人機飛行安全構(gòu)成威脅的空中物體的位置和高度，例如輸電線等。
[0023]3.在已創(chuàng)建地圖中標示其他可能影響飛行的地面信息，包含人員流動密集區(qū)域，例如小區(qū)，購物中心地帶，步行街等，包含政府要求的禁飛區(qū)域，包含預(yù)先設(shè)立好的為無人機提供便利的驛站，方便執(zhí)行飛行任務(wù)過程中，更換電池、維修維護，包含政府要求劃定的自由飛行區(qū)域，方便操作手，航模愛好者等在此區(qū)域自由操縱飛行，包含為無人機建立的無人機機場、無人機跑道、無人機起飛平臺。
[0024]4.利用建立好的三維空中航路地圖，以及標定的重要信息，為無人機劃定一些主要航道，包含航道的位置信息，以及高度信息，航道上要包含有一些無人機驛站，無人機機場、跑道、起飛平臺，并且避開一些高度較高的建筑物和自然景觀，避開人員流動密集區(qū)域，避開禁止飛行區(qū)域。當(dāng)無人機執(zhí)行飛行任務(wù)時