CN105575187A - 空中交通网络的描述方法及描述系统 - Google Patents
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- CN105575187A CN105575187A CN201610080082.4A CN201610080082A CN105575187A CN 105575187 A CN105575187 A CN 105575187A CN 201610080082 A CN201610080082 A CN 201610080082A CN 105575187 A CN105575187 A CN 105575187A
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Abstract
本发明公开了一种空中交通网络的描述方法，其包括步骤：建立多个网格与无人机所在空间的对应关系，相邻的多个该网格相连形成空中交通网络；采集该无人机的信息；根据预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述。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，该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。本发明还公开一种空中交通网络的描述系统。
Description
技术领域
本发明涉及于空中交通领域，更具体而言，涉及一种空中交通网络的描述方法及描述系统。
背景技术
目前，现有交通管理系统中，出现较多的是公路交通系统的路径规划和导航。但是，随着无人机技术的发展和成熟，无人机在低空应用也越来越广泛，所运行的空域本身也成为一种资源。
因此，无人机在空中运行的频次越来越高，将不可避免地发出多台无人机同时使用同一空域的情况，目前技术无法对大量的无人机进行统一的调度和管理。特别地，当无人机应用于门对门的楼宇间运输时，需要规定更严格的飞行路线，以及划分相应功能的飞行区域。
发明内容
本发明实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施方式需要提供一种空中交通网络的描述方法及描述系统。
根据本发明实施方式的一种空中交通网络的描述方法，包括步骤：
建立多个网格与无人机所在空间的对应关系，相邻的多个该网格相连形成空中交通网络；
采集该无人机的信息；
根据预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述。
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，该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。
在一个实施方式中，该网格为多面体空间，该网格所代表的空间由该多面体的所有顶点的三维坐标和面确定。
在一个实施方式中，该预设的交通管制参数包括该网格的属性参数及状态参数；
该空中交通网络的描述方法还包括步骤：实时更新该网格的状态参数。
在一个实施方式中，该网格的属性参数包括该网格的网格类型；
该网格的状态参数包括该网格的可用性、该网格的允许无人机运行的方向和速度，及该网格的拥堵程度；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
以可见方式显示该无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数。
在一个实施方式中，所述以可见方式显示出该无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数，包括步骤：
以标识信息标识出包括相同属性参数和状态参数的该网格。
在一个实施方式中，该网络的拥堵程度与该网格内无人机的密度、该网格内无人机运行的速度、以及该网格的允许无人机运行的速度有关；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
获取该网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度；
根据该无人机数量、该各无人机运行的速度及该网格的允许无人机运行的速度，计算该网格的拥堵程度；
根据计算得到的该网格的拥堵程度，更新该空中交通网络的状态的描述。
在一个实施方式中，所述的空中交通网络的描述方法，还包括步骤：
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，计算该无人机飞行航线中未运行部分的特定高度和特定方向的该网格的拥堵程度。
在一个实施方式中，所述的空中交通网络的描述方法，还包括步骤：预设该网格的状态参数的查询周期；
所述根据该预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述，包括步骤：
每隔一个该查询周期，重新查询该网格的状态参数；及
在当前查询结果出来后，判断该网格的状态参数是否有变化，若有变化，则根据变化后的该网格的状态参数更新该空中交通网络的状态的描述。
在一个实施方式中，该网格类型包括常规及路口；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
对于常规类型的该网格，固定该允许无人机运行的方向；及
对于路口类型的该网格，不固定该允许无人机运行的方向。
在一个实施方式中，所述的空中交通网络的描述方法，还包括步骤：
判断常规类型的该网格中该无人机运行的方向是否与该网格的允许无人机运行的方向相匹配，若不匹配，则将该无人机标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息；及
在该空中交通网络的状态的描述中，加入该运行异常的无人机和该预警信息。
在一个实施方式中，该网格类型包括暂停区；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
在暂停区类型的该网格内设置无人机平台；
查询与该运行异常的无人机最近的暂停区类型的该网格内该无人机平台，并根据查询结果生成该运行异常的无人机的中止运行指令。
在一个实施方式中，该空中交通网络包括相连接的多个子空中交通网络；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：预设该多个子空中交通网络之间的可联通性。
在一个实施方式中，所述的空中交通网络的描述方法，还包括步骤：将更新后的该网格的状态参数保存到数据库。
在一个实施方式中，所述的空中交通网络的描述方法，还包括步骤：预设多个该网格之间的可联通性。
在一个实施方式中，所述的空中交通网络的描述方法，还包括步骤：根据查询请求获取该空中交通网络的状态的描述；及
返回该空中交通网络的状态的描述至该无人机。
根据本发明实施方式的一种空中交通网络的描述系统，包括：网格维护装置，该网格维护装置构造成建立多个网格与无人机所在空间的对应关系，相邻的多个该网格相连形成空中交通网络；无人机信息采集装置，该无人机信息采集装置构造成采集该无人机的信息；该网格维护装置还构造成根据预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述。
上述空中交通网络的描述系统，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，该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。
在一个实施方式中，该网格为多面体空间，该网格所代表的空间由该多面体的所有顶点的三维坐标和面确定。
在一个实施方式中，该预设的交通管制参数包括该网格的属性参数及状态参数；
该网格维护装置构造成实时更新该网格的状态参数。
在一个实施方式中，该网格的属性参数包括该网格的网格类型；
该网格的状态参数包括该网格的可用性、该网格的允许无人机运行的方向和速度，及该网格的拥堵程度；
该网格维护装置构造成以可见方式显示该无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成以标识信息标识出包括相同属性参数和状态参数的该网格。
在一个实施方式中，该网络的拥堵程度与该网格内无人机的密度、该网格内无人机运行的速度、以及该网格的允许无人机运行的速度有关；
该网格维护装置构造成：
获取该网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度；
根据该无人机数量、该各无人机运行的速度及该网格的允许无人机运行的速度，计算该网格的拥堵程度；
根据计算得到的该网格的拥堵程度，更新该空中交通网络的状态的描述。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成：
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，计算该无人机飞行航线中未运行部分的特定高度和特定方向的该网格的拥堵程度。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成预设该网格的状态参数的查询周期，及构造成：
每隔一个该查询周期，重新查询该网格的状态参数；及
在当前查询结果出来后，判断该网格的状态参数是否有变化，若有变化，则根据变化后的该网格的状态参数更新该空中交通网络的状态的描述。
在一个实施方式中，该网格类型包括常规及路口；
该网格维护装置构造成：
对于常规类型的该网格，固定该允许无人机运行的方向；及
对于路口类型的该网格，不固定该允许无人机运行的方向。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成：
判断常规类型的该网格中该无人机运行的方向是否与该网格的允许无人机运行的方向相匹配，若不匹配，则将该无人机标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息；及
在该空中交通网络的状态的描述中，加入该运行异常的无人机和该预警信息。
在一个实施方式中，该网格类型包括暂停区，在暂停区类型的该网格内设置有无人机平台；该网格维护装置构造成查询与该运行异常的无人机最近的暂停区类型的该网格内该无人机平台，并根据查询结果生成该运行异常的无人机的中止运行指令。
在一个实施方式中，该空中交通网络包括相连接的多个子空中交通网络；
该网格维护装置构造成预设该多个子空中交通网络之间的可联通性。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成将更新后的该网格的状态参数保存到数据库。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成预设多个该网格之间的可联通性。
在一个实施方式中，该网格维护装置构造成：
根据查询请求获取该空中交通网络的状态的描述；及
返回该空中交通网络的状态的描述至该无人机。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实施方式的实践了解到。
附图说明
本发明实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法的流程示意图；
图2是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法中的网格的构成示意图；
图3是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法的另一流程示意图；
图4是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法的又一流程示意图；
图5是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法的再一流程示意图；
图6是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法的又再一流程示意图；
图7是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法中的空中交通网络的构成示意图；
图8是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述方法的又另一流程示意图；
图9是根据本发明较佳实施方式的空中交通网络的描述系统的模块示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参图1，本发明较佳实施方式提供的一种空中交通网络的描述方法，包括步骤：
S11，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；
S12,采集无人机的信息；
S13，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。
具体地，在步骤S11中，例如，可使用地理坐标规定的一个三维空间，三维空间可用于飞行器的飞行，这样的三维空间可称为网格，所有飞行器都在网格内飞行。
在某些实施方式中，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。同时，也指定网格的固有属性。
在一个例子中，网格以符号化表示为Grid(P1,P2,…,Pn,S1,S2,…Sm,Params)，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≥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)。
因此，多个网格相连所形成的空中交通网络就可以对无人机所在空间进行描述。在空中交通网络中，无人机所在空间与某一或某几个网格的位置相对应。
在步骤S12中，为了对无人机进行控制，可采集无人机的信息，无人机的信息例如包括无人机的机型、运行的速度、运行的方向及当前地理位置(包括运行的高度)等信息。
之后可根据无人机的信息计算出无人机当前所处的网格。
在步骤S13中，预设的交通管制参数对网格的属性进行定义，并结合无人机的当前信息，可成为对无人机的控制依据。
在某些实施方式中，预设的交通管制参数包括网格的属性参数及状态参数。
例如，对于网格的属性参数，在对当前无人机控制时，一般来说是不变的参数。而对于网格的状态参数，会根据空中交通网络的具体交通状态进行变化，例如，空中交通网络中的无人机的数量、密度、运行速度及方向会随时间变化，因此，网络的状态参数也会随这些因素而变化。
因此，在某些实施方式中，空中交通网络的描述方法还包括步骤：实时更新网格的状态参数。
实时更新网格的状态参数，有利于实时了解空中交通网络的实时交通状态，以对空中交通网络作出准确的描述。
在某些实施方式中，网格的属性参数包括网格的网格类型。
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。
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。
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。
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，在网格内无人机可从网格的某一面运行至另一面，如S1->S4；允许无人机运行的速度是指，无人机在网格内运行的最高速度。
在某些实施方式中，空中交通网络的描述方法包括步骤：
对于常规类型的网格，固定允许无人机运行的方向；及
对于路口类型的网格，不固定允许无人机运行的方向。
在某些实施方式中，请参图3，空中交通网络的描述方法，还包括步骤：
S21，判断常规类型的网格中无人机运行的方向是否与网格的允许无人机运行的方向相匹配，若不匹配，则将无人机标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息；及
S22，在空中交通网络的状态的描述中，加入运行异常的无人机和预警信息。
具体地，有些运行的无人机可能会因机械故障等问题出现异常，导致了这些无人机进入了不该进入的网格。因此，判断网格中的无人机运行的方向与网格的允许无人机运行的方向是否匹配以判断哪些无人机是运行异常的无人机。
对于运行的方向不匹配的无人机，将其标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息。监管方可为地面控制中心或其它空中交通的控制中心。
同时，将运行异常的无人机和预警信息加入到空中交通网络的状态的描述中，也能够快速掌握空中交通网络中所有运行异常的无人机及预警信息，有利于整个空中交通网络的安全性。
更进一步，在某些实施方式中，网格的网格类型还包括暂停区。
请参图4，空中交通网络的描述方法包括步骤：
S31,在暂停区类型的网格内设置无人机平台；
S32,查询与运行异常的无人机最近的暂停区类型的网格内无人机平台，并根据查询结果生成运行异常的无人机的中止运行指令。
具体地，无人机平台可为无人机进行充电补给、装卸货物或停泊时使用。
中止运行指令可使运行异常的无人机飞到与运行异常的无人机最近的无人机平台停泊，使运行异常的无人机尽快中止运行，降低交通意外发生的机率。
在某些实施方式中，空中交通网络的描述方法包括步骤：
以可见方式显示无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数。
例如，可使用文字或符号来显示网格的属性参数和状态参数，符号可以是预先与网格的属性参数及状态参数相对应的符号，网格不同的属性参数及网格不同的状态参数可用不同的符号来表示，这样可快速获取无人机飞行航线中各网格的属性参数及状态参数。
在某些实施方式中，所述以可见方式显示出无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数，包括步骤：
以标识信息标识出包括相同属性参数和状态参数的网格。
例如，以颜色或其他标识信息标识出相同属性参数和状态参数的网格。例如，网格1、网格2和网格3的两种参数都相同，那么可以都标识为白色或其它相同的颜色。
如此，这样能够快速获取在无人机飞行航线中相同属性参数和状态参数的网格分布情况，有利于无人机的飞行航线规划。
在某些实施方式中，网络的拥堵程度与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有关；
请参图5，空中交通网络的描述方法包括步骤：
S41，获取网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度；
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；
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。
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。
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：
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<1，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＝Cout(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。
拥堵程度C与无人机密度ρ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：
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。
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。
在某些实施方式中，空中交通网络的描述方法，还包括步骤：
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。
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。
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；
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：
S52，每隔一个查询周期，重新查询网格的状态参数；及
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。
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。
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：
预设多个网格之间的可联通性。
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。
因此，在某些实施方式中，一个网格的参数可用下表来表示：
网格所涉及的顶点可表示为：
| 编号 | 经度 | 纬度 | 海拔 |
| P1 | x11 | x12 | x13 |
| P2 | x21 | x22 | x23 |
| …… | … | … | … |
也就是说，每个顶点可对应经度、纬度及海拔的信息。上表中经度、纬度及海拔对应的符号表示相应的数值。
网格的面集可表示为：
| 编号 | 顶点 |
| S1 | P1,P2,P3,P4 |
| S2 | P10,P23,P24 |
| …… | …… |
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)。
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＝{Net1,Net2,…Netn|Grid1,Grid2,..Gridn}，且空中交通网络的定义为自相似定义(递归定义)。
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：
预设多个子空中交通网络之间的可联通性。
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。
| 编号 | 子空中交通网络 | 组成网格 | 可达网络 |
| Net1 | -- | G1,G2,G100 | Net2,Net4,Net10 |
| Net2 | Net3,Net10,Net11 | -- | Net1,Net4 |
| …… | …… | …… | …… |
在某些实施方式中，空中交通网络的描述方法，还包括步骤：
将更新后的网格的状态参数保存到数据库。
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。
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。
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
S62，返回空中交通网络的状态的描述至无人机。
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。
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。
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。
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。
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。
无人机信息采集装置104构造成采集无人机的信息。
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。
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。
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。
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。
在一个例子中，网格以符号化表示为Grid(P1,P2,…,Pn,S1,S2,…Sm,Params)，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≥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)。
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。
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。
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。
在某些实施方式中，网格的属性参数包括网格的网格类型。
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。
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。
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。
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，在网格内无人机可从网格的某一面运行至另一面，如S1->S4；允许无人机运行的速度是指，无人机在网格内运行的最高速度。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成：
对于常规类型的网格，固定允许无人机运行的方向；及
对于路口类型的网格，不固定允许无人机运行的方向。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成：
判断常规类型的网格中无人机运行的方向是否与网格的允许无人机运行的方向相匹配，若不匹配，则将无人机标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息；及
在空中交通网络的状态的描述中，加入运行异常的无人机和预警信息。
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。
更进一步，在某些实施方式中，网格的网格类型还包括暂停区。在暂停区类型的网格内设置无人机平台。
网格维护装置102构造成查询与运行异常的无人机最近的暂停区类型的网格内无人机平台，并根据查询结果生成运行异常的无人机的中止运行指令。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成：
以可见方式显示无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成以标识信息标识出包括相同属性参数和状态参数的网格。
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。
在某些实施方式中，网络的拥堵程度与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有关。
网格维护装置102构造成：
获取网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度；
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；
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。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成：
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。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成预设网格的状态参数的查询周期，及构造成：
每隔一个查询周期，重新查询网格的状态参数；及
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。
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。
在某些实施方式中，为了使无人机的飞行航线规划更准确，网格维护装置102构造成预设多个网格之间的可联通性。
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。
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，在某些实施方式中，网格维护装置102构造成预设多个子空中交通网络之间的可联通性。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成将更新后的网格的状态参数保存到数据库。
请参图9，网格维护装置102连接数据库106，数据库106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。
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。
在某些实施方式中，网格维护装置102构造成：
根据查询请求获取空中交通网络的状态的描述；及
返回空中交通网络的状态的描述至无人机。
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。
综上所述，上述空中交通网络的描述系统100，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，该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。
进一步地，上述空中交通网络的描述系统100及描述方法可以实现更深层次的效果，例如：
(1)将无人机的运行状态纳入空中交通网络，不仅可用于空中交通监控，还可以作为飞行航线规划的参考，其数据意义更可用于未来智能空中交通的基础数据来源实现更快捷和高效的智能管理。
(2)可在城市楼层间及城市上空建立空中交通网络。如对于楼宇进行勘测后，可将楼宇占据的空间排除在空中交通网络之外；也可将其纳入到空中交通网络，将相应的网格标记为不可运行区域。
(3)暂停区的设定，可满足到未来门到门的无人机应用。如无人机用于快递，在阳台上就可以设暂停区，快递无人机在此装卸货物；随着科技的发展，可能出现载人无人机作为交通工具，此时暂停区也可作为停靠站点使用。
(4)对空域进行灵活分层划分。如250米以下的网格，可进行严格限速，用于低速无人机运行，如多旋翼、直升机和其它可低速运行的无人机；而300～500米可用于中高速无人机运行，如固定翼无人机。
(5)网格划分可粗可细，实现不同粒度的管理。如在楼宇的空间，可以细到某家某户的阳台；而在郊区或无人区可以将一大片空域作为一个网格进行管理，并对其开放灵活的运行方向，无人机可在这些网格内相对自由运行。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(移动终端)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，所述程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (30)
1.一种空中交通网络的描述方法，其特征在于，包括步骤：
建立多个网格与无人机所在空间的对应关系，相邻的多个该网格相连形成空中交通网络；
采集该无人机的信息；
根据预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述。
2.如权利要求1所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该网格为多面体空间，该网格所代表的空间由该多面体的所有顶点的三维坐标和面确定。
3.如权利要求1所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该预设的交通管制参数包括该网格的属性参数及状态参数；
该空中交通网络的描述方法还包括步骤：
实时更新该网格的状态参数。
4.如权利要求3所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该网格的属性参数包括该网格的网格类型；
该网格的状态参数包括该网格的可用性、该网格的允许无人机运行的方向和速度，及该网格的拥堵程度；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
以可见方式显示该无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数。
5.如权利要求4所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，所述以可见方式显示出该无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数，包括步骤：
以标识信息标识出包括相同属性参数和状态参数的该网格。
6.如权利要求4所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该网络的拥堵程度与该网格内无人机的密度、该网格内无人机运行的速度、以及该网格的允许无人机运行的速度有关；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
获取该网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度；
根据该无人机数量、该各无人机运行的速度及该网格的允许无人机运行的速度，计算该网格的拥堵程度；
根据计算得到的该网格的拥堵程度，更新该空中交通网络的状态的描述。
7.如权利要求6所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，还包括步骤：
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，计算该无人机飞行航线中未运行部分的特定高度和特定方向的该网格的拥堵程度。
8.如权利要求3所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，还包括步骤：预设该网格的状态参数的查询周期；
所述根据该预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述，包括步骤：
每隔一个该查询周期，重新查询该网格的状态参数；及
在当前查询结果出来后，判断该网格的状态参数是否有变化，若有变化，则根据变化后的该网格的状态参数更新该空中交通网络的状态的描述。
9.如权利要求4所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该网格类型包括常规及路口；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
对于常规类型的该网格，固定该允许无人机运行的方向；及
对于路口类型的该网格，不固定该允许无人机运行的方向。
10.如权利要求9所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，还包括步骤：
判断常规类型的该网格中该无人机运行的方向是否与该网格的允许无人机运行的方向相匹配，若不匹配，则将该无人机标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息；及
在该空中交通网络的状态的描述中，加入该运行异常的无人机和该预警信息。
11.如权利要求10所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该网格类型包括暂停区；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
在暂停区类型的该网格内设置无人机平台；
查询与该运行异常的无人机最近的暂停区类型的该网格内该无人机平台，并根据查询结果生成该运行异常的无人机的中止运行指令。
12.如权利要求1所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，该空中交通网络包括相连接的多个子空中交通网络；
该空中交通网络的描述方法包括步骤：
预设该多个子空中交通网络之间的可联通性。
13.如权利要求3所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，还包括步骤：
将更新后的该网格的状态参数保存到数据库。
14.如权利要求1所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，还包括步骤：
预设多个该网格之间的可联通性。
15.如权利要求1所述的空中交通网络的描述方法，其特征在于，还包括步骤：根据查询请求获取该空中交通网络的状态的描述；及
返回该空中交通网络的状态的描述至该无人机。
16.一种空中交通网络的描述系统，其特征在于，包括：
网格维护装置，该网格维护装置构造成建立多个网格与无人机所在空间的对应关系，相邻的多个该网格相连形成空中交通网络；
无人机信息采集装置，该无人机信息采集装置构造成采集该无人机的信息；
该网格维护装置还构造成根据预设的交通管制参数及该无人机的信息，生成该空中交通网络的状态的描述。
17.如权利要求16所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格为多面体空间，该网格所代表的空间由该多面体的所有顶点的三维坐标和面确定。
18.如权利要求16所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该预设的交通管制参数包括该网格的属性参数及状态参数；
该网格维护装置构造成实时更新该网格的状态参数。
19.如权利要求18所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格的属性参数包括该网格的网格类型；
该网格的状态参数包括该网格的可用性、该网格的允许无人机运行的方向和速度，及该网格的拥堵程度；
该网格维护装置构造成以可见方式显示该无人机飞行航线中包含的各网格的属性参数和状态参数。
20.如权利要求19所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成以标识信息标识出包括相同属性参数和状态参数的该网格。
21.如权利要求19所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网络的拥堵程度与该网格内无人机的密度、该网格内无人机运行的速度、以及该网格的允许无人机运行的速度有关；
该网格维护装置构造成：
获取该网格内的无人机数量以及各无人机运行的速度；
根据该无人机数量、该各无人机运行的速度及该网格的允许无人机运行的速度，计算该网格的拥堵程度；
根据计算得到的该网格的拥堵程度，更新该空中交通网络的状态的描述。
22.如权利要求21所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成：
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，计算该无人机飞行航线中未运行部分的特定高度和特定方向的该网格的拥堵程度。
23.如权利要求18所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成预设该网格的状态参数的查询周期，及构造成：
每隔一个该查询周期，重新查询该网格的状态参数；及
在当前查询结果出来后，判断该网格的状态参数是否有变化，若有变化，则根据变化后的该网格的状态参数更新该空中交通网络的状态的描述。
24.如权利要求19所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格类型包括常规及路口；
该网格维护装置构造成：
对于常规类型的该网格，固定该允许无人机运行的方向；及
对于路口类型的该网格，不固定该允许无人机运行的方向。
25.如权利要求24所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成：
判断常规类型的该网格中该无人机运行的方向是否与该网格的允许无人机运行的方向相匹配，若不匹配，则将该无人机标注为运行异常的无人机，并生成可被监管方接收的预警信息；及
在该空中交通网络的状态的描述中，加入该运行异常的无人机和该预警信息。
26.如权利要求25所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格类型包括暂停区，在暂停区类型的该网格内设置有无人机平台；
该网格维护装置构造成查询与该运行异常的无人机最近的暂停区类型的该网格内该无人机平台，并根据查询结果生成该运行异常的无人机的中止运行指令。
27.如权利要求16所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该空中交通网络包括相连接的多个子空中交通网络；
该网格维护装置构造成预设该多个子空中交通网络之间的可联通性。
28.如权利要求18所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成将更新后的该网格的状态参数保存到数据库。
29.如权利要求16所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成预设多个该网格之间的可联通性。
30.如权利要求16所述的空中交通网络的描述系统，其特征在于，该网格维护装置构造成：
根据查询请求获取该空中交通网络的状态的描述；及
返回该空中交通网络的状态的描述至该无人机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510000 Guangdong, Guangzhou, Tianhe District Cheng Cheng Road, No. 3A01, 1 Applicant after: Guangzhou flying Technology Co., Ltd. Address before: 510000 Guangdong, Guangzhou, Tianhe District Cheng Cheng Road, No. 3A01, 1 Applicant before: GUANGZHOU XAIRCRAFT ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160511 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |