CN105468022B - 领航用无人飞行器、无人飞行领航系统和领航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种领航用无人飞行器、无人飞行器系统和领航方法，所述无人飞行器能够按照预先设置的路线飞行；所述无人飞行器包括：无线信号识别装置，通过所述无线信号识别装置，所述无人飞行器与领航对象持有的信标设备进行无线通信，以完成所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离测定；飞行速度控制装置，基于所述无线信号识别装置测定的距离，实时调整所述无人飞行器的飞行速度。上述无人飞行器、无人飞行器系统和领航方法，利用无人飞行器在规定路线上完成对行动对象的全程领航指引，能够针对特定对象或者多个对象进行领航指引，所以相对于人工指引、人工标识等指引方式，具有较高的准确性、安全性和实时性。

Description

领航用无人飞行器、无人飞行领航系统和领航方法

技术领域

本发明系一种无人飞行器、无人飞行系统和领航方法，尤指一种领航用无人飞行器、无人飞行领航系统和领航方法。

背景技术

随着社会分工逐渐完善，人们的各种物质、精神追求的多元化，跑步锻炼成为城市中人们一种主要的休闲锻炼的方式。举例来说，现在各个城市举办的马拉松比赛开始广受欢迎，即使室外环境恶劣，参加活动的人们也络绎不绝。另外，在城市公园、广场绿地等，各种公司主办的公司跑步、竞走比赛也广受欢迎。

甚至，从上面这些活动拓展开来说，一些关于个体或者群体进行规定线路行动的活动，存在广泛需求。在这些个体或者群体实施的散步观光、竞走、慢跑等类型的活动中，如何能够很好的引导这些个体或者群体按照预先规划好的线路进行行动成为一个难题。

目前，解决上述路线指引问题的方式是发放纸质版地图、在关键分岔路口安排专职人员值守指引、沿路线设置指示标识/标志等，但上述方式仍存在信息沟通和交流不畅的问题：由于每个人辨识地图的能力和水平不同，经常导致地图辨识错误而走错路线；指引标识数量不足或指示不清，导致走上岔路等。

目前无人飞行器及其系统在地形测绘、环境监察、街区保护等方面已开始应用，例如：中国发明专利CN200910242439.4公开了一种无人机遥测信息综合处理系统及其综合处理显示方法，无人机遥测信息综合处理系统基于无人机地面站的分布式计算机系统，在其平台之上构建综合处理系统及其各组成模块，该系统的综合处理显示方法利用局域网通信技术和多线程技术，完成对遥测信息的多路接收、按类别分发、模块化并行处理和显示，实现对遥测信息的多机共享，加快了信息处理速度，增强了显示效果，并增加了回放功能。

经检索现有技术，并未发现存在无人飞行器及其系统用于路线指示与领航。

发明内容

本发明的目的是基于领航用无人飞行器及其系统的应用来解决上述路线指引不直观、不准确、不安全和不具有实时性的技术难题。

一种领航用无人飞行器，所述无人飞行器能够按照预先设置的路线飞行；所述无人飞行器包括：无线信号识别装置，通过所述无线信号识别装置，所述无人飞行器与领航对象持有的信标设备进行无线通信，以完成所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离测定；飞行速度控制装置，基于所述无线信号识别装置测定的距离，实时调整所述无人飞行器的飞行速度。

进一步，无人飞行器与所述信标设备之间的距离是利用无线信号的衰减来测定。。

进一步，设定不同的信号衰减等级来对应所述无人飞行器与所述信标设备之间的不同的距离范围。

进一步，所述无人飞行器具有声和/或光装置。

一种无人飞行器领航系统，该系统包括上述领航用无人飞行器，还包括：信标设备，所述信标设备与所述无线信号识别装置进行无线通信，使得无线信号识别装置完成所述无人飞行器与信标设备之间的距离测定；控制台，所述控制台与所述无人飞行器联通，能够完成飞行路线、巡航速度、所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离范围阈值设定。

一种无人飞行领航方法，所述方法采用所述领航用无人飞行器或所述无人飞行器领航系统进行领航，所述领航方法包括：将飞行路线输入无人飞行器；设定所述无人飞行器在所述该线路上飞行的巡航速度；设定所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离范围阈值；基于所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离，进行飞行速度调整。

进一步，所述无人飞行器与所述信标设备一一对应。

进一步，所述无人飞行器同时与所述多个信标设备对应，实现对所述多个信标设备的领航。

进一步，所述无人飞行器与所述信标设备之间进行身份识别，在通过身份识别后，对某个特殊身份的用户进行领航。

进一步，当所述信标设备和无人飞行器的数量均为多个，且所述信标设备前后之间形成的距离较大时，最前、最后的信标设备各设置一个相应的无人飞行器，其余无人飞行器在上述两飞行器之间沿领航路线等间距或不等间距分布。

基于上述技术方案，本发明的领航用无人飞行器及其系统能够实现如下任意一种或多种技术效果：

1.利用无人飞行器在规定路线上完成对行动对象的领航指引

为了能够让行动对象在预设的线路上进行活动，而不会迷路，通过能够以巡航速度在固定线路上进行飞行移动的无人飞行器来对行动对象进行路线提示。并且，无人飞行器与行动对象身上设置的信标设备实现通信，确保与行动对象保持一个适当的距离范围，无人飞行器本身以一个预设好的巡航速度飞行，当感应到行动对象与自身距离过近时，则无人飞行器提升其自身移动速度，引领行动对象；当感应到行动对象与自身距离过远时，则无人飞行器降低其自身移动速度，等待行动对象。

2.针对特定对象或者多个对象实现领航指引

行动对象身上设置的信标设备的识别码决定了该对象的身份，领航的无人飞行器可以针对某一个特定识别码进行服务，也可以是针对某几个特定识别码进行服务。如此，相当于实现了一对多的领航指引。

3.领航直观、准确、安全和实时

利用无人飞行器在规定路线上完成对行动对象的全程领航指引，能够针对特定对象或者多个对象进行领航指引，所以相对于人工指引、人工标识等指引方式，具有较高的准确性、安全性和实时性。

附图说明

图1绘示了具有1个无人飞行器系统示意图.

图2绘示了具有多个无人飞行器系统示意图。

符号说明：

1领航用无人飞行器；11无线信号识别装置；12飞行速度控制装置；2信标设备；3控制台；4领航对象。

具体实施方式

为使熟习本发明所属技术领域的一般技艺者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

本发明所称无人飞行器是指自动控制、具有自动导航和执行领航任务的无人飞行器，其能够依据卫星导航系统，实现预定线路的飞行，该预定线路的飞行既可以通过事先由飞手进行实地飞行控制的学习过程来实现，也可以通过与飞行器无线联通的控制台上进行编辑设定。本发明所称无人飞行器，优选为当前最热门的多旋翼式无人飞行器，这种飞行器起飞降落灵活，能够完成空中悬停。

需要说明的是：本发明的无人飞行器是用于完成领航作用的，只需要在预定线路上飞行；为了更好的实现领航效果，对于其飞行速度要进行适当管理。

实施例1：单个无人飞行器领航

某公司在北京奥林匹克森林公园组织公司活动，公司共10人参与慢跑活动，活动行程是沿南园某预设路线，慢跑3公里。该公司事先经过线路踩点之后，决定由无人飞行器来实现对10个人的领航。

首先，将该慢跑3公里的路线输入无人飞行器的控制台，无人飞行器沿着该线路进行飞行预演。

第二，设定该无人飞行器在该线路上飞行的巡航速度，该巡航速度根据实际需要来设定，如：被领航对象的特征以及活动特征等，具体举例如下：对于竞走活动，并且被领航对象都是普通公司职员，年龄偏大的时候，巡航速度可以设计为1.5米/秒-2米/秒；对于跑步活动，并且被领航对象都是年轻人的时候，巡航速度可以设计为5米/秒-6米/秒。

第三，设定该无人飞行器与某信标设备之间的距离范围阈值(比如，10米-20米之间)，该无人飞行器与信标设备之间的进行无线通信，例如：可以通过射频识别的原理进行通讯，具体使用的无线控制频段也可以根据实际需要灵活选择，如：蓝牙、2.4Ghz等。具体举例如下：在无人飞行器上搭载一个射频识别设备，而信标设备就是一个射频标签，并且由于这种距离定位精度要求不高，在一个大致范围内即可，所以是可以通过检测信号的衰减来监测；简单的说，比如可以通过射频识别设备分别以不同的信号强度实施射频识别扫描，由于不同的信号强度能够在不同的距离实现射频识别，所以实际上相当于作了距离识别。比如以A强度，能够在20米内识别出所有标签，以B强度能够在10米内识别出所有标签，以C强度能够在5米内识别出所有标签，那么该射频识别设备可以不断的分别以ABC三种强度的检测信号进行射频识别，根据射频识别的结果来监测判断出信标设备与无人飞行器的大致相对距离范围。

第四，正式活动开始时，无人飞行器按照预设的巡航速度和领航路线进行飞行，并且实施扫描当前与信标设备之间是否处于预设的距离范围之内。

第五，信标设备被配发给参与活动的10个人，由这些人随身携带，这些人跟着无人飞行器行动，按照无人飞行器的飞行线路去完成慢跑活动。活动刚刚开始，这些人的体力比较好，有人冲刺在前，速度比较快，并且有接近无人飞行器的趋势。当这些人由于过于接近无人飞行器而超出了与无人飞行器保持10到20米距离的范围时，无人飞行器自动将其巡航速度提升一个级别，比如可以提升到2.5米/秒，但是仍然在原预设路线上飞行不变；而随着活动逐渐进行，人们开始体力不支，当速度比较慢，导致无人飞行器与最近的一个人也比较远，超出了20米范围时，此时无人飞行器自动将其巡航速度降低一个级别，比如可以降低到0.8米/秒。

在该实施方式中，单个无人飞行器对多个信标设备所代表的用户群体进行领航。在该方案中，无人飞行器始终识别的是最接近其自身的对象，并以该对象为基础来制定速度管理策略。如此通过基于距离的飞行速度调整，实现了对特定对象的领航服务。

进一步，在上述实施例的基础上，无人飞行器与信标设备之间的通信还可以是有身份的，比如，当信标设备是利用用户随身携带的手机来实现的时候，可以通过一个预先设计好的识别码来建立无人飞行器与该手机之间的通信关系，让无人飞行器针对该用户实施领航。

实施例2：多无人飞行器和/或多行动对象领航

在某些特殊的活动情况要求下，可以用不同的无人飞行器来针对不同的用户实施领航，并且这些不同用户的领航线路可以是完全不一样的。换句话说，相当于用多台无人飞行器完成对多个行动对象的领航，每个行动对象拥有一个专属的领航者。

另外，也可以是针对一个群体来制定速度管理策略，比如：

一个由5人团队组成的慢跑群体，由一台无人飞行器来做针对性的领航服务，此时无人飞行器的领航速度管理策略可以根据实际情况来做针对性的设置，比如可以按照如下方式设置：

只有当5个人中的至少3个人都超出了无人飞行器的合适距离范围，并且过于接近无人飞行器时，无人飞行器才开始提升速度；只要5个人中任何1个人超出了无人飞行器的合适距离范围，并且过于远离无人飞行器时，无人飞行器就开始降低速度。

该策略的设置意味着，此活动希望参加慢跑的群体，能够作为一个群体来活动，当任何一个群体成员掉队的时候，领航无人飞行器即降低飞行速度，压住整个群体的跑步速度；当没有任何人掉队，同时至少三个群体成员都在加快速度时，则无人飞行器自动提升飞行速度，加速领航。

进一步，当领航对象和无人飞行器的数量均为多个，且领航对象前后之间形成的距离较大时，为尽可能照顾每一个领航对象，可基于最前、最后的领航对象各设置一个相应的无人飞行器，其余无人飞行器(数量大于或等于0)在上述两飞行器之间沿领航路线等间距或不等间距分布。

通过领航对象的肉眼识别，本发明的无人飞行器能够进行实时、准确的领航、指引。另外，还可以通过无人飞行器来提供实时的语音、声光信号等信息以进一步提高领航的准确性、安全性、实时性，比如，可以在无人飞行器上搭载广播信息，提示周围的人群后面有群体性活动，请该路线上的行人注意避让；也可以通过无人飞行器来传达来自活动组织方的通知消息；还可以通过无人飞行器上搭载的LED灯来提供一些灯光警示信息等。

综上所述，基于上述本发明技术方案的领航服务，相当于有一或多台空中飞行的领跑者在各种移动活动的现场来给活动参与者提供领航服务，利用无人飞行器在规定路线上完成对行动对象的领航指引，也能够针对特定对象或者多个对象进行领航指引，这种领航服务具有较高的准确性、安全性和实时性，并且是全程指引，而不是仅在特定区域提供，所以相对于人工指引、标识指引等更加直观、准确、安全和实时。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种领航用无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器能够按照预先设置的路线飞行；所述无人飞行器包括：

无线信号识别装置，通过所述无线信号识别装置，所述无人飞行器与领航对象持有的信标设备进行无线通信，以完成所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离测定；

飞行速度控制装置，基于所述无线信号识别装置测定的距离，实时调整所述无人飞行器的飞行速度。

2.如权利要求1所述的领航用无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离是利用无线信号的衰减来测定。

3.如权利要求2所述的领航用无人飞行器，其特征在于，设定不同的信号衰减等级来对应所述无人飞行器与所述信标设备之间的不同的距离范围。

4.如权利要求1所述的领航用无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器具有声和/或光装置。

5.一种无人飞行器领航系统，该系统包括上述权利要求1-4任意一项所述的领航用无人飞行器，其特征在于，还包括：

信标设备，所述信标设备与所述无线信号识别装置进行无线通信，使得无线信号识别装置完成所述无人飞行器与信标设备之间的距离测定；

控制台，所述控制台与所述无人飞行器联通，能够完成飞行路线、巡航速度、所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离范围阈值设定。

6.一种无人飞行领航方法，所述方法采用权利要求1-4任意一项所述的领航用无人飞行器或权利要求5所述的无人飞行器领航系统进行领航，其特征在于，

所述领航方法包括：

将飞行路线输入无人飞行器；

设定所述无人飞行器在所述路线上飞行的巡航速度；

设定所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离范围阈值；

基于所述无人飞行器与所述信标设备之间的距离，进行飞行速度调整。

7.如权利要求6所述的无人飞行领航方法，其特征在于，所述无人飞行器与所述信标设备一一对应。

8.如权利要求6所述的无人飞行领航方法，其特征在于，所述无人飞行器同时与多个信标设备对应，实现对所述多个信标设备的领航。

9.如权利要求6所述的无人飞行领航方法，其特征在于，所述无人飞行器与所述信标设备之间进行身份识别，在通过身份识别后，对其中特定身份的用户进行领航。

10.如权利要求6所述的无人飞行领航方法，其特征在于，所述信标设备和无人飞行器的数量均为多个，且所述信标设备前后之间形成的距离较大时，最前、最后的信标设备各设置一个相应的无人飞行器，其余无人飞行器在上述两飞行器之间沿领航路线等间距或不等间距分布。