CN104615143A - 无人机调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机调度方法，包括以下步骤：步骤A.无人机将其本身的身份ID、当前IP及当前飞行状态数据发送至服务器；步骤B.服务器接收到所述身份ID、当前IP及当前飞行状态数据之后，根据身份ID、当前IP及当前飞行状态数据对相应的无人机的飞行状态进行实时监控，并根据预先设定的任务数据表生成执行任务指令，根据所述身份ID将该执行任务指令发送至相应的无人机；该任务数据表为身份ID、航点、航点类型及航点数据的关联关系；步骤C.无人机在接收到相应的执行任务指令之后，根据该执行任务指令执行相应的任务。本发明的无人机调度方法能对无人机群进行调度控制。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种对无人机群进行调度控制的无人机调度方法。
背景技术
无人机控制原理可以分为完全依靠地面操作人员进行人工控制、完全根据程序自动控制或者人工和自动相结合等控制方式。现有技术中使用无线电遥控器直接操控飞机；使用地面设备通过无线电数字传输模块进行一对一或一对多的监控和调度；地面设备通过移动蜂窝网络进行一对一或一对多的监控和调度。但无论何种方式调度无人机，均存在如下缺陷：地面端设备是单一的，所以处理能力有限，无法大规模进行监控和调度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于互联网络的能对无人机群进行调度控制的无人机调度方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无人机调度方法，包括以下步骤：
步骤A，无人机将其本身的身份ID、当前IP及当前飞行状态数据发送至服务器；
步骤B，服务器接收到所述身份ID、当前IP及当前飞行状态数据之后，根据身份ID、当前IP及当前飞行状态数据对相应的无人机的飞行状态进行实时监控，并根据预先设定的任务数据表生成执行任务指令，根据所述身份ID将该执行任务指令发送至相应的无人机；该任务数据表为身份ID、航点、航点类型及航点数据的关联关系；
步骤C，无人机在接收到相应的执行任务指令之后，根据该执行任务指令执行相应的任务。
优选地，所述步骤A中还包括，无人机将其当前地理位置发送至服务器。
优选地，所述步骤B中还包括，服务器根据所述任务数据表及当前飞行数据或当前地理位置判断无人机是否处于非正常的起飞状态，若是，则发送拒绝起飞的指令，并执行步骤A，否则执行步骤C。
优选地，所述步骤B还包括服务器对该当前飞行状态数据及当前位置进行存储。
优选地，所述步骤B还包括通过人工控制服务器向无人机发送任务执行指令来控制无人机的执行相应的任务。
优选地，所述步骤B还包括，服务器根据所述当前飞行状态数据对无人机进行预警。
优选地，步骤B还包括以下步骤：
步骤D，服务器实时获取相应无人机的当前IP地址；
步骤E，服务器根据身份ID、当前IP地址及预先设定的通讯地址表判断该当前IP地址与上一次获取的IP地址是否相同，若相同，则执行步骤D；否则执行步骤F；该通讯地址表为身份ID及IP地址的关联关系；
步骤F，服务器根据身份ID将当前IP地址更新通讯地址表中的IP地址，并执行步骤D。
优选地，所述无人机包括飞行控制模块、通信模块及GPS定位模块；通信模块及GPS定位模块均与飞行控制模块连接；所述身份ID存储于飞行控制模块内；所述当前IP地址存储于通信模块内。
优选地，所述GPS定位模块获取用于获取无人机的当前地理位置。
优选地，所述通信模块用于获取无人机的当前IP地址、接收服务器发送的数据和向服务器发送数据。
本发明的有益效果：
本发明的无人机调度方法中，通过服务器根据无人机预先设定的身份ID及当前飞行状态数据对无人机飞行状态进行实时监控，并根据预先设定的任务数据表生成执行任务指令，通过各台无人机的身份ID将所述执行任务指令发送至相应的无人机实现对无人机进行调度。由于本发明的方法中所述服务器是根据无人机的身份ID进行监控及发送执行任务指令，所以服务器能向指定的无人机发送执行任务指令，从而实现对无人机集群进行调度控制。
附图说明
图1为本发明的实施例中一种无人机调度方法的流程示意图。
图2为本发明的实施例中更新通讯地址表的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
参照图1，本实施例所述的一种无人机调度方法，包括以下步骤：
步骤A，无人机将其本身的身份ID(IDentity，身份标识)、当前IP及飞行状态数据发送至服务器。优选地，该步骤中还可以包括：无人机将其当前地理位置发送至服务器。所述当前地理位置包括无人机当前的经度、纬度、海拔高度。所述无人机包括飞行控制模块、通信模块及GPS定位模块。所述身份ID存储于飞行控制模块内。所述当前IP地址存储于通信模块内。所述当前地理位置存储于GPS定位模块内。通信模块及GPS定位模块均与飞行控制模块连接。所述通信模块用于获取无人机的当前IP地址。所述GPS定位模块用于获取无人机的当前地理位置。
其中，无人机的当前飞行状态数据，包括且不限于以下几种：无人机各组成部分的状态(如电池电压、电机转速、数据传输模块的信号质量等)，无人机的实时姿态和原始传感器数据(如俯仰和横滚角度，加速度计、陀螺仪、温度计、超声波的测量数值等)，无人机的实时位置和实时运动数据(经伟度、运行速度、高度、爬升/下降速度、航向、以及GPS的定位精度、卫星数和UTC时间等)，无人机的自检数据(电池是否欠压、运动数据是否在正常范围、传感器是否过载等)。
步骤B，服务器接收到所述身份ID、当前IP及当前飞行状态数据之后，对该当前飞行状态数据进行存储；根据身份ID及当前飞行状态数据对相应的无人机的飞行状态进行实时监控，并根据预先设定的任务数据表生成执行任务指令，根据所述身份ID将该执行任务指令发送至相应的无人机；该任务数据表为身份ID、航点、航点类型及航点数据的关联关系，该任务数据表如表1所示。当服务器接收到所述身份ID、当前IP地址及当前地理位置之后，查询任务数据表，找到任务数据表中与该身份ID相同的ID，并将与该身份ID对应的起飞点地址与无人飞机的当前地理位置相比，判断该起飞点地址与当前地理位置的距离是否小于设定的值(如5米)，若满足该条件，则说明无人机在起飞点上，否则，说明无人机不在起飞点上。
表1
| ID | 航点 | 航点类型 | 航点数据… |
需要说明的是，表1中的ID表示为以上所述身份ID，所述航点可表示为航点1、航点2、航点3、…；各个航点分别对应一个ID。所述航点类型可包括起飞点地理位置、降落点地理位置及常规航点地理位置等信息。所述航点数据包括无人机的起飞时间，无人机抵达该航点时应处的经纬度坐标、海拔高度，无人机飞往该航点的运行参数，以及无人机抵达该航点时应执行的动作。不同航点类型对应的航点数据所包含的数据项不同。其中，所述运行参数包括飞行水平速度、爬升速度和航向参数，航向参数是指飞机飞行时所具有的航向(如恒指向正北，恒指向某一点坐标)；所述执行动作包括途经、悬停、环视、兴趣点环绕及外设操作等。其中，途经是指抵达该航点后立即向下一个航点飞行；悬停是指在此航点停留；环视是指抵达该航点后作四周环视的动作；兴趣点是一个地理坐标(含海拔信息)，兴趣点环绕是指无人机可按设定的参数环绕兴趣点进行飞行；外设操作是指与无人机具体搭载的设备有关，如进行拍照、录像、传感器数据采集等。
需要说明的是，任务数据表可完全预加载，也可在实际运用环境中逐条加载或实时更新。如：在地面有一个信标(地理位置)，该信标的移动可以反馈给服务器，从而服务器可下达航点更新命令，从而达到无人机跟随信标飞行的目的。
优选地，所述步骤B还包括，根据所述当前飞行状态数据对无人机进行预警。例如：在实时监控时，无人机上电后，按一定时间间隔向服务器报告它的在飞行过程中的实时位置及实时运动数据等(如，地理位置、海拔、机身姿态、航向、运行速度、爬升速度及各部件运行状态等)。服务器根据这些当前飞行状态数据进行无人机监控和预警；如，根据预设的航线数据计算无人机正在执行的航线线段与预设航线之间的距离(如正在执行点i,则可获取地理线段L(i,i-1))，如该距离超出一个设定的值(如20米)，则自动触发偏航警报；又如，无人机工作电压发生异常时，可触发警报，在人工干预的情况下选择合适地点进行迫降等。
为实现对某些敏感区域(如机场、军事区)的飞行限制，服务器还可建立敏感区域数据库，当无人机的航线经过或无人机接近这些区域时触发警报。用到几何数学中点到点的距离和点到线的距离的算法，并根据地球半径等常量，可换算得到以米为单位的距离值。
所述任务执行指令还包括无人机在航线执行各种操作过程中，可随时下达中止、继续、终止、返航或迫降等命令。
在步骤B中还可以包括，服务器根据所述任务数据表及当前飞行数据或当前地理位置判断无人机是否处于非正常的起飞状态，若是，则发送拒绝起飞的指令，并执行步骤A，否则执行步骤C。
非正常的起飞状态可以包括：a)根据任务数据表中的数据，判定无人机的上电不合法或为非执行任务状态；b)根据任务数据表中的数据及几何数学计算，得出无人机没有放置在起飞区域内；c)根据任务数据表中的数据、几何数学计算无人机及预设敏感区域之间的距离，得出无人机为接近或处于敏感区域内；d)根据无人机的自检数据，无人机的组成部分的状态存在异常。若无人机处于非正常的起飞状态，无人机收到拒绝起飞的指令之后提示现场操作人员重新对无人机进行调整，使其处于正常起飞状态下，然后在进行重新执行步骤A以便更精确合理的调度机监控无人机。针对以上非正常的起飞状态，服务器下达拒飞指令。可以理解，当无人机尚未启动，且无人机的自检数据不存在异常，且不接近敏感区域，且无人机在起飞区域内，则向无人机传输预先设定的航线数据表。航线数据表下载完成后，则无人机将执行起飞并执行任务数据表中的指令，从而有序地完成预设任务。
服务器可根据以上所述任务数据表分别获知其接收到的飞行状态数据来自于哪个无人机，并通过建立任务数据表可以提高调度无人机集群的效率。
可通过GPS(全球定位系统)获取无人机起飞前的地址，通过服务器判断无人机起飞前的地址是否与预先设定的起飞地址相同，若是则说明无人机在起飞点上，否则不在起飞点上并拒绝起飞。优选地，服务器可以根据任务数据表中的航点、航点类型及航点数据生成执行任务指令。按照起飞点的地址、降落点的地址形成无人机飞行的航线，并通过GPS进行定位使得无人机按照该航线飞行。该身份ID可以使得所述任务执行指令能准确的到达相应的无人机。
参照图2，所述步骤B(也可以在无人机的飞行过程中)还可以包括更新任务数据表的过程，具体可以包括以下步骤：
步骤D，服务器实时获取相应无人机的当前IP地址。以便及时得知IP地址的变化，并做出相应的处理。服务器可以根据当前IP地址发送相应的任务执行指令给对应的无人机或者接收由无人机发送的当前飞行状态数据。
步骤E，服务器根据身份ID、当前IP地址及预先设定的通讯地址表判断该当前IP地址与上一次获取的IP地址是否相同，若相同，则说明所述IP地址没有发生变化，并执行步骤D；否则，说明所述IP地址发生了变化并执行步骤F。该通讯地址表为身份ID及IP地址的关联关系。该通信地址表如表2所示：
表2
| ID | IP地址 |
步骤F，服务器根据身份ID将当前IP地址更新任务数据表中的IP地址，并执行步骤D。在无人机关闭之后可以停止实时获取所述当前IP地址。可通过实时跟踪无人机，可及时地对无人机下达各种任务执行指令。可通过当前IP地址实现服务器与相应的无人机将进行通信。
各执行任务指令分别与所述身份ID及IP地址均对应，并且各个执行任务指令分别对应一个无人机，并且该无人机的身份ID及当前IP地址与执行任务指令对应的身份ID及IP地址相同。服务器需通过无人机当前IP地址及该任务数据表中的IP地址对应的身份ID将各执行指令发送至相应的无人机。
无人机在飞行过程中，当前IP地址有可能在基站切换时发送变化，因此无人机需要实时的获取无人机的当前IP地址，并将该当前IP地址回传给服务器。一旦检测到无人机的当前IP地址任务数据表中的IP地址不一致时，服务器对将该当前IP地址替换任务数据表中的IP地址，以保证任务指令能及时准确的发送给相应的无人机。
在步骤B中还可以通过人工对操作服务器来实现无人机进行调度，例如，1)无人机运行过程中，发生航线偏离，则分发处理后的无人机当前飞行数据以便人工参与；2)在无人机运行过程中，无人机自检当前飞行数据存在异常，则分发处理后的无人机当前飞行数据以便人工参与；3)在无人机运行过程中，如无人机接近敏感区域(如100米)，则分发处理后的无人机当前飞行数据以便人工参与；如无人机进一步接近敏感区域(如50米)，自动向无人机下达待命命令，令无人机等待人工参与。服务器还能接收地面客户端发送的无人机控制指令，并将无人机控制指令发送至相应ID的无人机，从而达到人工参与无人机调度的目的。
步骤C，无人机在接收到相应的执行任务指令之后，根据该执行任务指令执行相应的任务。无人机的任务可包括飞行及执行预先设定的各种操作，例如该无人机可按照以上任务执行指令进行飞行、中止、继续、终止、返航、迫降、途径、悬停、环视、兴趣点环绕、拍照、录像、传感器数据采集等各种任务。
综上所述，本发明的无人机调度方法中，服务器根据其预先设定的身份ID及当前飞行状态进行实时监控，并根据预先设定的任务数据表生成执行任务指令，通过各台无人机的身份ID将所述执行任务指令发送至相应的无人机实现对无人机进行调度。由于本发明的方法中所述服务器是根据无人机的身份ID进行监控及发送执行任务指令，所以服务器能向指定的无人机发送执行任务指令，从而实现对无人机集群进行调度控制。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.无人机调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，无人机将其本身的身份ID、当前IP及当前飞行状态数据发送至服务器；
步骤B，服务器接收到所述身份ID、当前IP及当前飞行状态数据之后，根据身份ID、当前IP及当前飞行状态数据对相应的无人机的飞行状态进行实时监控，并根据预先设定的任务数据表生成执行任务指令，根据所述身份ID将该执行任务指令发送至相应的无人机；该任务数据表为身份ID、航点、航点类型及航点数据的关联关系；
步骤C，无人机在接收到相应的执行任务指令之后，根据该执行任务指令执行相应的任务。
2.根据权利要求1所述的无人机调度方法，其特征在于，所述步骤A中还包括，无人机将其当前地理位置发送至服务器。
3.根据权利要求2所述的无人机调度方法，其特征在于，所述步骤B中还包括，所述服务器根据任务数据表及无人机的当前飞行状态数据和当前地理位置判断无人机是否处于非正常的起飞状态，若是，则发送拒绝起飞的指令，并执行步骤A，否则执行步骤C。
4.根据权利要求2所述的无人机调度方法，其特征在于，所述步骤B还包括服务器对该当前飞行状态数据及当前位置进行存储。
5.根据权利要求1所述的无人机调度方法，其特征在于，所述步骤B还包括，通过人工控制服务器向无人机发送任务执行指令来控制无人机的执行相应的任务。
6.根据权利要求1所述的无人机调度方法，其特征在于，所述步骤B还包括，服务器根据所述当前飞行状态数据对无人机进行预警。
7.根据权利要求1所述的无人机调度方法，其特征在于，步骤B还包括以下步骤：
步骤D，服务器实时获取相应无人机的当前IP地址；
步骤E，服务器根据身份ID、当前IP地址及预先设定的通讯地址表判断该当前IP地址与上一次获取的IP地址是否相同，若相同，则执行步骤D；否则执行步骤F；该通讯地址表为身份ID及IP地址的关联关系；
步骤F，服务器根据身份ID将当前IP地址更新通讯地址表中的IP地址，并执行步骤D。
8.根据权利要求1-7任一项所述的无人机调度方法，其特征在于，所述无人机包括飞行控制模块、通信模块及GPS定位模块；通信模块及GPS定位模块均与飞行控制模块连接；所述身份ID存储于飞行控制模块内；所述当前IP地址存储于通信模块内。
9.根据权利要求8所述的无人机调度方法，其特征在于，所述GPS定位模块用于获取无人机的当前地理位置。
10.根据权利要求8所述的无人机调度方法，其特征在于，所述通信模块用于获取无人机的当前IP地址、接收服务器发送的数据和向服务器发送数据。
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