CN110276991A - 无人机航道优化管理技术 - Google Patents

Abstract

随着海量无人机管理技术的突破，将来迟早有一天无人机会像手机一样成为生活的必须品，它将在人们生活的方方面面发挥作用，成为物流、航拍和交通等延伸肢体的远程操作工具。尽管无人机可以像共享单车一样使用，如远程扫码，远程启用驾驶和归还无人机，然而空域不是想飞就飞的，像地面交通一样，要有规则，否则会出现混乱，甚至危险。无人机航道管理便是解决这一问题的关键所在。由于现有的民航空管不适用于无人机航道管理，首先无人机数量巨大，而且体积小不易于检测，特别是机场林立，不只是在城市外围，还有城市内部。无人机的空管只能建立在网络技术的基础上。先将空域划分为一个个小立方体，形成网格状航道，接着对所有飞行的无人机建立飞行状态数据库，为所有无人机进行路线优化。

Description

无人机航道优化管理技术

技术领域：

本发明的主要目的是提供海量无人机在空中飞行的控制与管理手段。在先前提出的海量无人机控制技术基础上，在空中建立类似民航客机航道并对之实施航道优化管理。通过为所有无人机定制飞行路径，可以避免无人机的盲目飞行而造成混乱局面。航空航道管理，也叫空管系统，是民航客机飞行的安全保障。目前国际上有非常成熟的空管系统，但由于民航客机的飞行特点与无人机有着很大的差别，尤其是数量上，因此无人机空管有着自身的技术特点。它产生在互联网时代，因而大大受益于新时代的网络技术手段。不能简单沿用现有的技术体制，包括检测和导航系统。有了无人机的航管系统，漫天飞满无人机时代将很快到来。

背景技术：

随着无人机的应用越来越普遍，将来迟早有一天无人机会像手机一样成为生活的必须品，它将在人们生活的方方面面发挥作用，成为物流、航拍和交通等延伸肢体的远程操作工具。然而空域不是想飞就飞的，像地面交通一样，要有规则，否则会出现混乱，甚至危险。无人机航道管理便成了关键的环节。但是现有的民航空管不适用于无人机航道管理，首先无人机数量巨大，而且体积小不易于检测，特别是机场林立，不只是在城市外围，还有城市内部。无人机的空管只能建立在网络的基础上，对所有飞行的无人机建立数据库，并实时跟踪其飞行状态，同时为了保证空域的有效利用和飞行安全，需要的对所有飞行进行路线优化。尽管无人机可以像共享单车一样使用，如远程扫码，启用驾驶和归还无人机，但路线是要预先设定的，当然类似汽车导航一样，可以提供多条路径选择。

发明内容：

包括三个方面技术的集成。一是针对无人机特点的空域定义。二是基于海量无人机管理技术对空域进行监管和信息采集作为系统航道状态。三是对任意飞行进行路径优化。具体方案如下：地面控制中心GCC以订阅的方式，向所有或指定的无人机发送指令，无人机收到指令后，会以发布的方式作出响应，也就是将所需要的状态信息回传给订阅方。当所有无人机的飞行状态信息汇总到GCC，便得到当前的系统航道状态。如果有新的飞行任务时，依据排队论理论，为每架无人机计算出在每段航道的飞行时间。整个优化是在新进入系统的无人机之间同时进行，并以此结果用来更新系统航道状态。由于地面控制中心GCC只负责规划和指导，不执行具体飞行操作，只是以发布的方式将路径规划传信息递给操作手。一但操作出现异常情况，比如飞行失误或气流影响造成飞机没有按照预定时间进入航道，GCC将需要重新地进行路径调整。因此系统要不断刷新状态，为无人机规划路径，以满足有序飞行的目的。

附图说明：

图1无人机三维空间航道示意图

图2无人机航道分配管理流程图

具体实施方式：

首先，对空中三维的空域做定义，如图1所示，这里按照城市上空以200米-1000米的边长分割成许许多多的立方体。每个立方体的边作为航道，其中每个立方体的空域作为排队等候区，如C区域。地面的深色斑点代表无人机机场。系统通过海量无人机管理系统获取所有空域的无人机飞行状态，记为当前航道状态N，当有飞机想从A飞往B时，系统要检查其合法性和性能，接着根据状态N确定飞行路线，其原则可以是最短路径或最短时间。同时将航道状态做更新为N+1，以便为其它申请进行规划。当飞机飞行后由于气流原因造成延误，系统将为之重新规划路径，直至飞行结束。

Claims (3)

1.海量无人机的飞行管理是个非常复杂的技术问题，它直接影响到空域安全与合理的利用，因此为避免漫天飞行时出现混乱局面，我们需要合理的手段为无人机飞行设定航道。依据这一考虑，每架无人机都要在固定的空中航道中飞行，彼此互不影响。本发明是将整个空域划分为一定边长的长方体或立方体，并叠加在一起，每条公共边即为空中航道。

2.根据权利1要求，现将空域划分成单元为200-1000米的立方体组成立体格子，格子的边即为航道。也就是说每条航道长宽高各为200-1000米，具体长度取决于流量密度和地形等因素。城市区域长度适当短些，偏远地区和空旷地带长度可达数公里以上。总之航道的长度需根据实际业务和地理情况针对设计。

3.按照权利1和2所提出的技术设想，即将空域做合理的划分，形成规范的航道，接下来可以采用海量无人机识别与管理技术对航道中众多无人机的飞行状态进行采集，然后依据排队论理论，对所有申请飞行的无人机根据起点、目的地进行路径优化，并不断更新状态，作为后续申请和飞行路径优化的依据，以此不断重复优化调整。再结合超视距无人机遥控技术实现无人机的网络化操作与应用，比如物流，植保，以及共享无人机的大范围广泛应用。对海量无人机进行监管，使无人机纳入良性发展，空域更加安全，而不是简单地限制其使用。