CN106843243A - 无人机系统和无人机路线的管理方法 - Google Patents

Abstract

一种无人机系统，包括无人机和无人机控制系统，所述无人机包括：实时监测模块，用于实时获取无人机的姿态坐标；目标点计算模块，用于根据所述姿态坐标和GPS坐标列表计算应过目标点；第一通信模块，用于和第二通信模块通信，将所述姿态坐标发送给所述无人机控制系统，并接受所述GPS坐标列表；飞行控制模块，用于根据所述应过目标点调整所述无人机的姿态坐标，以通过所述应过目标点；所述无人机控制系统包括：第二通信模块，用于接收所述姿态坐标，并将所述GPS坐标列表发送给所述第一通信模块；路线管理模块，用于管理所述无人机的GPS坐标列表。该控制系统实现对无人机飞行路线的动态修改。

Description

无人机系统和无人机路线的管理方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机系统和无人机路线的管理方法。

背景技术

随着网络的蓬勃发展，网络购物非常普遍，电子商务在1、2线城市已经非常普遍，同时也正向3、4线城市和乡镇农村扩散。但是乡镇农村的由于电子商务刚刚起步，人们购物习惯还没有养成，所以订单量还比较少，直接提高包裹的配送成本。故在一些地方产生了通过无人机配送包裹的方式。

专利号为CN201210409927.1的无人机路线管理中，采取的是事先设置好无人机的飞行路线上的节点，无人机根据路线节点设置，依次飞行该节点列表，完成整个航线飞行。

但是无人机起飞后，收货人的位置一旦发生改变，按照预定的路线无法将包裹及时送达。更有甚者，天气或航线的异常状况可能要求无人机系统在起飞后变更飞行线路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无人机系统和无人机路线的管理方法，以解决上述问题。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种无人机系统，包括无人机和无人机控制系统，所述无人机包括：实时监测模块，用于实时获取无人机的姿态坐标；目标点计算模块，用于根据所述姿态坐标和GPS坐标列表计算应过目标点；第一通信模块，用于和第二通信模块通信，将所述姿态坐标发送给所述无人机控制系统，并接受所述GPS坐标列表；飞行控制模块，用于根据所述应过目标点调整所述无人机的姿态坐标，以通过所述应过目标点；

所述无人机控制系统包括：第二通信模块，用于接收所述姿态坐标，并将所述GPS坐标列表发送给所述第一通信模块；路线管理模块，用于管理所述无人机的GPS坐标列表。

优选地，所述路线管理模块包括：飞行轨迹绘制单元，用于通过所述姿态坐标绘制二维或三维的无人机的飞行轨迹；飞行轨迹展示单元，用于以图形界面方式展示所述飞行轨迹；路线编辑单元，用于根据所述飞行轨迹编辑所述GPS坐标列表。

优选地，所述路线管理模块还包括：路线计算单元，用于根据所述飞行轨迹和终止点的GPS坐标计算所述GPS坐标列表。

优选地，所述姿态坐标包括经度、维度、高度和偏转角。

优选地，所述第一通信模块和所述第二通信模块通过4G网络、无线电或卫星通信。

优选地，所述实时监测模块包括：GPS单元，用于检测无人机的经度和纬度；传感器单元，用于检测无人机的高度；指南针单元，用于检测无人机的偏转角。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种无人机路线的管理方法，包括：在无人机起飞后，无人机控制系统实时获取无人机的姿态坐标；在所述姿态坐标的基础上，修改所述无人机的GPS坐标列表；将所述GPS坐标列表发送给无人机；无人机接收到所述GPS坐标列表后，根据所述姿态坐标和所述GPS坐标列表计算应过目标点；以及根据所述应过目标点调整所述无人机的姿态坐标，以通过所述应过目标点。

优选地，所述在所述姿态坐标的基础上，修改所述无人机的GPS坐标列表包括：通过所述姿态坐标绘制二维或三维的所述无人机的飞行轨迹；以图形界面方式展示所述飞行轨迹；以及根据所述飞行轨迹编辑所述GPS坐标列表。

优选地，所述姿态坐标包括经度、维度、高度和偏转角。

优选地，所述无人机和所述无人机控制系统通过4G网络、无线电或卫星通信。

本发明提供一种无人机系统，包括无人机和无人机控制系统，所述无人机包括：实时监测模块，用于实时获取无人机的姿态坐标；目标点计算模块，用于根据所述姿态坐标和GPS坐标列表计算应过目标点；第一通信模块，用于和第二通信模块通信，将所述姿态坐标发送给所述无人机控制系统，并接受所述GPS坐标列表；飞行控制模块，用于根据所述应过目标点调整所述无人机的姿态坐标，以通过所述应过目标点；所述无人机控制系统包括：第二通信模块，用于接收所述姿态坐标，并将所述GPS坐标列表发送给所述第一通信模块；路线管理模块，用于管理所述无人机的GPS坐标列表。该控制系统实现对无人机飞行路线的动态修改。

附图说明

通过参照以下附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是根据本发明实施例的管理无人机路线的场景图；

图2是根据本发明实施例的无人机的路线图；

图3a-3b分别是根据本发明实施例的无人机GPS坐标列表的对比示例；

图4是根据本发明实施例的无人机系统的逻辑结构图；

图5是根据本发明另一实施例的无人机的路线图；

图6是根据本发明实施例的无人机路线的管理方法的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。

附图中的流程图、框图图示了本发明实施例的系统、方法、装置的可能的体系框架、功能和操作，流程图和框图上的方框可以代表一个模块、程序段或仅仅是一段代码，所述模块、程序段和代码都是用来实现规定逻辑功能的可执行指令。也应当注意，所述实现规定逻辑功能的可执行指令可以重新组合，从而生成新的模块和程序段。因此附图的方框以及方框顺序只是用来更好的图示实施例的过程和步骤，而不应以此作为对发明本身的限制。

图1是根据本发明实施例的管理无人机路线的场景图。在图1中,涉及到6个场景。

第一个场景，信息管理员通过信息中心的无人机控制系统设置无人机飞行的初始GPS坐标列表。GPS坐标列表如下所示：

无人机001，起始GPS，中间GPS1，中间GPS2，…，终止GPS
	无人机002，起始GPS，中间GPS1，中间GPS2，…，终止GPS

第二个场景，遥控用户A控制无人机起飞。

第三个场景，无人机起飞后，按照初始GPS坐标列表进行飞行。

第四个场景，信息管理员通过信息中心的无人机控制系统动态修改无人机飞行的GPS坐标列表。管理人员或遥控操作人员可以通过浏览器、手机APP或无人机遥控设备向信息中心请求对无人机的飞行路线的中间节点进行修改，信息中心系统将修改后的数据存储到数据库中。

第五个场景，遥控用户B修改无人机飞行的目标地址。飞行终止节点坐标可以被终止点遥控设配操作人员进行修改，通过遥控设备可以时时获取当前所处的GPS节点，如果与预先设置的飞行终止点坐标不一致，可以对该节点进行修改。该终止节点在该无人机起飞时，就已确定。但不能保证终止点操作人员进行位置移动，故需要动态修改。

第六个场景，无人机接收到修改后的GPS坐标列表，根据当前的无人机的地理位置，计算目标点的位置，与自身现有路线比较，并据此调整飞行的方向和高度，以飞向目标点。无人机可以定时向信息中心请求GPS坐标列表数据，也可以由信息中心系统向无人机推送GPS坐标列表数据。

图2是根据本发明实施例的无人机的路线图。实线是预先设定好的初始GPS坐标列表，虚线是被修改后的飞行线路。如果在无人机起飞后，如果包裹的收货位置发生变化，或者天气、航空方面的限制使的初始GPS坐标列表设定的一些目标点不再适合飞过，那么信息管理员可以重新编辑GPS坐标列表，使无人机按照修改后的线路调整飞行目标点。

图3a-3b分别是根据本发明实施例的无人机GPS坐标列表的对比示例。无人机如果获取到如图3a所示的GPS坐标列表(修改后)，并与自身现有的GPS坐标列表(修改前)进行比较。如果此时无人机已经飞行过第二个节点，飞向第三个节点时，即便第二个节点的坐标发生了修改变化，也是忽略此节点修改。第三个节点会被重新替换，因为C2(x,y)是在C(x,y)的基础上进行的修改,此时，无人机会调整方向和高度，导航向C2(x,y)飞去。

管理员也可以对中间节点进行添加或减少。无人机如果获取如图3b所示的GPS列表，即，在C(x,y)前增加了节点+(x,y)，无人机判断+(x,y)是否是已经被飞越过的节点，如果没有被飞越过，则导航到+(x,y),否则直接导航到下一个节点。

图4是根据本发明实施例的无人机系统的逻辑结构图。图4所示的无人机系统包括无人机410和无人机控制系统420。

无人机410包括飞行控制模块4101、实时监测模块4102、目标点计算模块4103和第一通信模块4104。

飞行控制模块4101驱动实时监测模块4102实时获取无人机的姿态坐标。所述姿态坐标包括无人机的经度、维度、高度和偏转角。

目标点计算模块4103根据实时监测模块4102获取到的姿态坐标和GPS坐标列表计算应过目标点。应过坐标点为无人机下一步应飞过的坐标点。

第一通信模块4104和第二通信模块通信，将姿态坐标发送给无人机控制系统，并接受修改后的GPS坐标列表。

无人机控制系统420包括第二通信模块4201和路线管理模块4202。

第二通信模块4201接收姿态坐标，并将修改后的GPS坐标列表发送给第一通信模块。

路线管理模块4202提供管理界面，管理员可以通过界面编辑GPS坐标列表，信息中心系统将修改后的路线数据存储到数据库中。

其中，目标点计算模块可以通过图5所示的示例方法判断一个节点是否为应过目标点。在图5中，无人机前一节点和后一节点可以形成一条线路(如起始点和终止点，可求得一条线性函数)，无人机在该线路上，通过无人机当前节点求得与飞行路线的垂直线(图上虚线)。此时，根据一个节点具体位于垂直线的哪一侧，以此来判断该节点是否应该飞过，或舍弃不进行飞行。如图5的节点(x1,y1)和节点(x2,y2)，节点(x1,y1)位于垂直线的左侧，节点(x2,y2)位于垂直线的右侧，则无人机飞行时，舍弃节点(x1,y1)，节点(x2,y2)被指定为下一个飞行节点。

本发明提供的控制系统，在无人机起飞后，通过无人机控制系统，实时修改无人机的飞行路线，无人机接收到修改的飞行线路后，计算飞行线路中的应过目标点，并调整无人机的姿态坐标，以通过应过坐标点。该控制系统实现动态对无人机的路线的修改。

在一个优选的实施例中，无人机控制系统提供的路线管理模块，包括飞行轨迹绘制单元、飞行轨迹展示单元和路线编辑单元。飞行轨迹绘制单元和飞行轨迹展示单元根据实时接收到的无人机的姿态坐标，绘制二维、三维的飞行轨迹图，并通过图形界面展示给管理员，管理员直观地查看当前的飞行轨迹，并据此修改无人机的GPS坐标列表。

在另一个优选的实施例中，路线管理模块还包括：路线计算单元，用于根据飞行轨迹和无人机终止点的GPS坐标计算GPS坐标列表。无人机在飞行的过程中，会由于风力等其他外部因素或者遥控用户修改终止点的GPS造成航线的偏移，所以需要矫正航线。如果把无人机飞行当前的GPS坐标点和终止点的GPS坐标点之间构成一条直线，实现一个线性函数，通过线性函数计算出航线是否出现偏差。如果偏差，即向正确的方向进行偏转，调整飞行方向。

例如，已知起始点(a1,b1)、终止点(a2,b2)，可以求得线性函数:y＝m*x+n

其中m、n为常数，这样可以知道线性函数的斜率m，即飞行方向可以确定。当因为外力(风)等因素产生方向偏差时，如中间点(a,b)时，可以通过计算该中间点在该直线的方向偏差(通过起始点和中间点计算线性函数，可得其斜率)来调整方向，进而调整无人机需飞过的GPS坐标列表。

在一个优选的实施例中，无人机的实时监测模块包括：GPS单元，用于检测无人机的经度和纬度；传感器单元，用于检测无人机的高度；指南针单元，用于检测无人机的偏转角。

在一个优选的实施例中，第一通信模块和所述第二通信模块通过4G网络、无线电或卫星通信。

图6是根据本发明实施例的无人机路线的管理方法的流程图。图6的管理方法包括步骤601-605。

在步骤601中，在无人机起飞后，无人机控制系统实时获取无人机的姿态坐标。所述姿态坐标包括无人机的经度、维度、高度和偏转角。

在步骤602中，在姿态坐标的基础上，修改无人机的GPS坐标列表。管理员查看根据姿态坐标绘制的飞行轨迹，并修改无人机的路线，即修改无人机的GPS坐标列表。

在步骤603中，将修改后的GPS坐标列表发送给无人机。在本步骤中将修改后的GPS坐标列表发送给无人机。

在步骤604中，无人机根据姿态坐标和GPS坐标列表计算应过目标点。计算方法可以如图5示例的方式。

在步骤605中，根据应过目标点调整无人机的姿态坐标，以通过应过目标点。

本发明提供的无人机路线管理方法，在无人机起飞后，修改无人机的GPS坐标列表，并传送给无人机，使无人机系统调整姿态坐标，以实现对无人机的飞行路线的动态调整，通过该方法可以进行航线的动态设置，提高无人机航线动态修改、航线动态规划的能力。

系统的各个模块或单元可以通过硬件、固件或软件实现。软件例如包括采用JAVA、C/C++/C#、SQL等各种编程语言形成的编码程序。虽然在方法以及方法图例中给出本发明实施例的步骤以及步骤的顺序，但是所述步骤实现规定的逻辑功能的可执行指令可以重新组合，从而生成新的步骤。所述步骤的顺序也不应该仅仅局限于所述方法以及方法图例中的步骤顺序，可以根据功能的需要随时进行调整。例如将其中的某些步骤并行或按照相反顺序执行。

根据本发明的系统和方法可以部署在单个或多个服务器上。例如，可以将不同的模块分别部署在不同的服务器上，形成专用服务器。或者，可以在多个服务器上分布式部署相同的功能单元、模块或系统，以减轻负载压力。所述服务器包括但不限于在同一个局域网以及通过Internet连接的多个PC机、PC服务器、刀片机、超级计算机等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机系统，包括无人机和无人机控制系统，所述无人机包括：实时监测模块，用于实时获取无人机的姿态坐标；目标点计算模块，用于根据所述姿态坐标和GPS坐标列表计算应过目标点；第一通信模块，用于和第二通信模块通信，将所述姿态坐标发送给所述无人机控制系统，并接受所述GPS坐标列表；飞行控制模块，用于根据所述应过目标点调整所述无人机的姿态坐标，以通过所述应过目标点；

所述无人机控制系统包括：第二通信模块，用于接收所述姿态坐标，并将所述GPS坐标列表发送给所述第一通信模块；路线管理模块，用于管理所述无人机的GPS坐标列表。

2.根据权利要求1所述的无人机系统，所述路线管理模块包括：飞行轨迹绘制单元，用于通过所述姿态坐标绘制二维或三维的所述无人机的飞行轨迹；飞行轨迹展示单元，用于以图形界面方式展示所述飞行轨迹；路线编辑单元，用于根据所述飞行轨迹编辑所述GPS坐标列表。

3.根据权利要求2所述的无人机系统，所述路线管理模块还包括：路线计算单元，用于根据所述飞行轨迹和终止点的GPS坐标计算所述GPS坐标列表。

4.根据权利要求1所述的无人机系统，其中，所述姿态坐标包括经度、维度、高度和偏转角。

5.根据权利要求1所述的无人机系统，其中，所述第一通信模块和所述第二通信模块通过4G网络、无线电或卫星通信。

6.根据权利要求1所述的无人机系统，其中，所述实时监测模块包括：

GPS单元，用于检测所述无人机的经度和纬度；

传感器单元，用于检测所述无人机的高度；

指南针单元，用于检测所述无人机的偏转角。

7.一种无人机路线的管理方法，包括：

在无人机起飞后，无人机控制系统实时获取无人机的姿态坐标；

在所述姿态坐标的基础上，修改所述无人机的GPS坐标列表；

将所述GPS坐标列表发送给无人机；

无人机接收到所述GPS坐标列表后，根据所述姿态坐标和所述GPS坐标列表计算应过目标点；以及

根据所述应过目标点调整所述无人机的姿态坐标，以通过所述应过目标点。

8.根据权利要求7所述的管理方法，其中，所述在所述姿态坐标的基础上，修改所述无人机的GPS坐标列表包括：

通过所述姿态坐标绘制二维或三维的所述无人机的飞行轨迹；

以图形界面方式展示所述飞行轨迹；以及

根据所述飞行轨迹编辑所述GPS坐标列表。

9.根据权利要求7所述的管理方法，其中，所述姿态坐标包括经度、维度、高度和偏转角。

10.根据权利要求7所述的管理方法，其中，所述无人机和所述无人机控制系统通过4G网络、无线电或卫星通信。