CN111028550A - 碰撞冲突检测方法及相关装置 - Google Patents

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CN111028550A
CN111028550A CN201911323605.3A CN201911323605A CN111028550A CN 111028550 A CN111028550 A CN 111028550A CN 201911323605 A CN201911323605 A CN 201911323605A CN 111028550 A CN111028550 A CN 111028550A
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Abstract

本申请提出一种碰撞冲突检测方法及相关装置，涉及飞行控制技术领域，通过将无人机的飞行参数作为第一飞行参数，以及将飞行设备的飞行参数作为第二飞行参数，使得无人机可以根据第一飞行参数和第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；从而当无人机判定该飞行距离小于或等于第一阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；而当判定该飞行距离大于第一阈值时，无人机则基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区，相比于现有技术，使得无人机持续对飞行设备在后续时间节点是否会对无人机产生碰撞威进行判断，能够提升无人机碰撞冲突的检测精度。

Description

碰撞冲突检测方法及相关装置
技术领域
本申请涉及飞行控制技术领域，具体而言，涉及一种碰撞冲突检测方法及相关装置。
背景技术
随着无人机在军用以及民用领域的应用逐渐增多，无人机的飞行活动量也在不断增加，导致在复杂空域环境内对比如民航飞机等其他飞行设备带来较大的安全隐患，例如空中相撞或者是地面撞机等。
针对无人机对其他飞行设备带来的影响，目前的一些方案是将无人机的飞行区域限制在特定的空域内，将无人机与比如民航飞机等有人机在不同的空域内分开运行。
但在有限的空域资源下，隔离运行的方式很难满足无人机日益增长的应用需求；因此，为了提高空域的利用率，另一种方案是对无人机与其他飞行设备之间进行冲突检测，从而由无人机执行一定的避障策略，使得无人机能够与其他飞行设备共用相同的空域。
然而，目前的冲突检测策略仅仅关注的是无人机与其他飞行设备之间的空间距离，冲突检测不够精细。
发明内容
本申请的目的在于提供一种碰撞冲突检测方法及相关装置，能够提升无人机碰撞冲突的检测精度。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种碰撞冲突检测方法，应用于无人机，所述方法包括：
根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算所述无人机与飞行设备之间的飞行距离；其中，所述第一飞行参数为所述无人机的飞行参数，所述第二飞行参数为所述飞行设备的飞行参数；
当所述飞行距离小于或等于第一阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突碰撞区；其中，所述冲突碰撞区为所述无人机存在碰撞危险的区域；
当所述飞行距离大于所述第一阈值时，基于所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，确定所述飞行设备是否会进入所述无人机的所述冲突碰撞区。
第二方面，本申请实施例提供一种碰撞冲突检测装置，应用于无人机，所述装置包括：
计算模块，用于根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算所述无人机与飞行设备之间的飞行距离；其中，所述第一飞行参数为所述无人机的飞行参数，所述第二飞行参数为所述飞行设备的飞行参数；
判断模块，用于当所述飞行距离小于或等于第一阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突碰撞区；其中，所述冲突碰撞区为所述无人机存在碰撞危险的区域；
所述判断模块还用于，当所述飞行距离大于所述第一阈值时，基于所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，确定所述飞行设备是否会进入所述无人机的所述冲突碰撞区。
第三方面，本申请实施例提供一种自动驾驶仪，所述自动驾驶仪包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现上述的碰撞冲突检测方法。
第四方面，本申请实施例提供一种无人机，所述无人机包括有如本申请实施例第三方面提供的自动驾驶仪。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的碰撞冲突检测方法。
本申请实施例提供的一种碰撞冲突检测方法及相关装置，通过将无人机的飞行参数作为第一飞行参数，以及将飞行设备的飞行参数作为第二飞行参数，使得无人机可以根据第一飞行参数和第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；从而当无人机判定该飞行距离小于或等于第一阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；而当判定该飞行距离大于第一阈值时，无人机则基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区，相比于现有技术，使得无人机判定飞行设备在当前时刻不位于无人机的冲突碰撞区时，可以进一步判断飞行设备在后续时间节点是否会对无人机产生碰撞威胁，而非确定飞行设备对无人机没有碰撞威胁，能够提升无人机碰撞冲突的检测精度。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1示出本申请实施例提供的自动驾驶仪的一种示意性结构框图；
图2示出本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法的一种示意性流程图；
图3示出碰撞模型的一种示意图；
图4示出图2中步骤207的子步骤的一种示意性流程图；
图5示出图4中步骤207-1的子步骤的一种示意性流程图；
图6示出机体坐标系的一种示意图；
图7示出交点航向的一种示意图；
图8示出一种碰撞冲突等级示意图；
图9示出本申请实施例提供的碰撞冲突检测装置的一种示意性结构框图。
图中：100-自动驾驶仪；101-存储器；102-处理器；103-通信接口；300-碰撞冲突检测装置；301-计算模块；302-判断模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为使无人机能够与其他飞行设备共用相同的空域，目前的策略一般是为无人机设置一定的飞行安全范围，并利用图像或者是超声波技术，使得无人机能够对其他飞行设备或者是障碍物进行检测；当无人机检测到飞行安全范围内存在其他飞行设备或者是障碍物时，无人机判定其飞行的空域与其他设备的空域冲突，此时无人机可以执行一定的避障措施，避免发生撞机等事件。
在例如上述的撞机检测方案中，无人机仅仅关注自身与其他飞行设备之间的空间距离，即当无人机的飞行安全范围内存在其他飞行设备或者是障碍物，则判定自身有撞机风险；当无人机的飞行安全范围内不存在其他飞行设备或者是障碍物，则判定自身没有撞机风险。
然而，上述的撞机检测方案不够精细，在实际的飞行过程中，处于无人机的飞行安全范围之外的飞行设备仍然可能与无人机存在空域冲突，即使处于飞行安全范围之外的飞行设备仍然可能与无人机发生例如撞机等事件。
为此，基于上述缺陷，本申请实施例提供的一种可能的实现方式为：通过将无人机的飞行参数作为第一飞行参数，以及将飞行设备的飞行参数作为第二飞行参数，使得无人机可以根据第一飞行参数和第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；从而当无人机判定该飞行距离小于或等于第一阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；而当判定该飞行距离大于第一阈值时，无人机则基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区，使得无人机判定飞行设备在当前时刻不位于无人机的冲突碰撞区时，可以进一步判断飞行设备在后续时间节点是否会对无人机产生碰撞威胁，而非确定飞行设备对无人机没有碰撞威胁，从而提升无人机碰撞冲突的检测精度。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，图1示出本申请实施例提供的自动驾驶仪100的一种示意性结构框图，自动驾驶仪100包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
存储器101可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例提供的碰撞冲突检测装置对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，进而执行本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法的步骤。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，自动驾驶仪100还可以包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
另外，本申请实施例还提供一种无人机，该无人机搭载有例如图1所示的自动驾驶仪100。
下面以搭载有如图1所示的自动驾驶仪100的无人机作为示意性执行主体，对本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法进行示意性说明。
请参阅图2，图2示出本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法的一种示意性流程图，该碰撞冲突检测方法可以包括以下步骤：
步骤201，根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；
步骤203，判断飞行距离是否大于第一阈值；当为否时，执行步骤205；当为是时，执行步骤207；
步骤205，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；
步骤207，基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区。
在本申请实施例中，无人机上配置有参数获取设备，该参数获取设备用于获取无人机的飞行参数作为第一飞行参数，且用于获取飞行设备的飞行参数作为第二飞行参数。
比如，可以在无人机上配置位置传感器、速度传感器、角度传感器等设备，用于实时的采集无人机的位置坐标、速度参数以及飞行航向等作为第一飞行参数。
并且，以民航飞机作为其他飞行设备为例，民航飞机上一般安装有ADSB(Automatic Dependent Surveillance Broadcast，广播式自动相关监视)-OUT设备，用于广播民航飞机的例如经纬度位置坐标、飞行高度、飞行速度、飞行航向等飞行参数；相应地，可以在无人机上安装例如ADSB-IN设备，以使无人机能够接收例如民航飞机等安装有ADSB-OUT的设备发送的ADSB信息，从而将接收的其他飞行设备的ADSB信息作为对应飞行设备的第二飞行参数。
需要说明的是，上述实现方式仅为示意，在本申请实施例其他一些可能的实现方式中，无人机还可以采用其他的方式获得第一飞行参数以及第二飞行参数，本申请实施例对于第一飞行参数和第二飞行参数的获取方式不进行限定。
并且，还预先为无人机设置有冲突碰撞区，该冲突碰撞区为无人机存在碰撞危险的区域；即：进入无人机的冲突碰撞区的飞行设备，存在与无人机发生碰撞的可能。
其中，作为一种可能的实现方式，可以预先为无人机设置多个如图3所示的碰撞模型，使得可以根据无人机的实际飞行环境选择合适的碰撞模型，以确定出不同的冲突碰撞区。
比如在如图3所示的多个碰撞模型中，可以预先为每一模型设定不同的模型参数；例如可以为圆柱体模型设置半径以及高度，为球体模型设置半径，为椭圆模型设置长轴参数以及短轴参数；无人机在执行本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法时，可以结合所选择的碰撞模型以及对应的模型参数，确定出该无人机的冲突碰撞区。
如此，无人机在进行碰撞冲突检测时，可以根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；进而将计算得到的飞行距离与第一阈值相比，判断飞行距离是否大于第一阈值；其中，当飞行距离小于或等于第一阈值时，无人机确定该飞行设备位于无人机的冲突碰撞区内，即该飞行设备与无人机存在碰撞风险，此时无人机可以执行对应的避障策略；而当飞行距离大于第一阈值时，无人机确定该飞行设备不位于无人机的冲突碰撞区内，无人机可以基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区。
也就是说，当无人机确定此刻飞行设备与无人机不存在碰撞风险时，无人机还可以进一步地判断飞行设备在后续时间节点是否会进入无人机的冲突碰撞区，从而判断飞行设备在后续时间节点是否会对无人机产生碰撞威胁，使得无人机可以提前对飞行设备执行对应的避障策略。
可见，基于上述设计，本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法，通过将无人机的飞行参数作为第一飞行参数，以及将飞行设备的飞行参数作为第二飞行参数，使得无人机可以根据第一飞行参数和第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；从而当无人机判定该飞行距离小于或等于第一阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；而当判定该飞行距离大于第一阈值时，无人机则基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区，相比于现有技术，使得无人机判定飞行设备在当前时刻不位于无人机的冲突碰撞区时，可以进一步判断飞行设备在后续时间节点是否会对无人机产生碰撞威胁，而非确定飞行设备对无人机没有碰撞威胁，能够提升无人机碰撞冲突的检测精度。
其中，为实现步骤207，请参阅图4，图4示出图2中步骤207的子步骤的一种示意性流程图，作为一种可能的实现方式，步骤207可以包括以下子步骤：
步骤207-1，根据第一飞行参数及第二飞行参数，判断飞行设备与无人机是否存在航线交点；当为是时，执行步骤207-3；当为否时，执行步骤207-2；
步骤207-2，确定飞行设备位于无人机的冲突安全区；
步骤207-3，根据第一飞行参数及第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的最接近距离；
步骤207-4，判定最接近距离是否大于第二阈值；当为是时，执行步骤207-2；当为否时，执行步骤207-5；
步骤207-5，获得无人机飞行至与飞行设备最接近距离时的所需时间；
步骤207-6，判断所需时间是否大于第三阈值；当为否时，执行步骤207-7；当为是时，执行步骤207-8；
步骤207-7，确定飞行设备位于无人机的冲突危险区；
步骤207-8，确定飞行设备位于无人机的冲突警告区。
在本申请实施例中，无人机在执行步骤207时，无人机可以先根据第一飞行参数及第二飞行参数，判断飞行设备与无人机是否存在航线交点。
比如，无人机可以根据第一飞行参数中表征无人机的飞行航线的参数，以及第二飞行参数中表征飞行设备的飞行航线的参数，判断飞行设备的飞行航线与无人机的飞行航线是否存在交点；若不存在，则说明飞行设备不可能飞入无人机的冲突碰撞区，该飞行设备位于无人机的冲突安全区，即该飞行设备位于与无人机不存在碰撞危险的区域；反之，若存在，则说明飞行设备可能会飞入无人机的冲突碰撞区，但在当前时刻飞行设备不位于无人机的冲突碰撞区，此时无人机执行步骤207-3。
然后，无人机在执行步骤207-3时，可以根据第一飞行参数及第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的最接近距离，即无人机与飞行设备在飞行过程中相距最小的距离。
比如，无人机可以根据第一飞行参数中表征无人机的飞行速度以及飞行航向的参数，结合第二飞行参数中表征飞行设备的飞行速度以及飞行航向的参数，联立速度与航向的计算模型，计算无人机与飞行设备之间的最接近距离，并判断最接近距离是否大于第二阈值；若大于，则说明飞行设备在后续的时间段内也不可能会飞入无人机的冲突碰撞区，无人机确定飞行设备位于冲突安全区；反之，若不大于，即最接近距离小于或等于第二阈值，则说明飞行设备在后续的时间段内有可能会飞入无人机的冲突碰撞区，此时无人机执行步骤207-5。
接下来，无人机在执行步骤207-5时，无人机可以结合计算得到的最接近距离，计算获得无人机飞行至与飞行设备最接近距离时的所需时间；如此，无人机判断飞行至与飞行设备最接近距离时的所需时间是否大于第三阈值；若不大于，即当所需时间小于或等于第三阈值时，无人机确定飞行设备位于无人机的冲突危险区，即无人机确定飞行设备位于与无人机在设定的时间范围内存在碰撞危险的区域；反之，当所需时间大于第三阈值时，无人机确定飞行设备位于无人机的冲突警告区，即无人机确定飞行设备位于与无人机在超出设定的时间范围后存在碰撞危险的区域。
其中，为实现步骤207-1，请参阅图5，图5示出图4中步骤207-1的子步骤的一种示意性流程图，作为一种可能的实现方式，步骤207-1可以包括以下子步骤：
步骤207-1a，以无人机为原点构建机体坐标系；
步骤207-1b，根据飞行设备在机体坐标系中的当前象限区域，获得飞行设备在位于当前象限区域内的交点航向；
步骤207-1c，判断飞行设备在机体坐标系下的航向与交点航向是否相同；当相同时，执行步骤207-1d；当不同时，执行步骤207-1e；
步骤207-1d，确定飞行设备与无人机存在航线交点；
步骤207-1e，确定飞行设备与无人机不存在航线交点。
在本申请实施例中，无人机可以结合第一飞行参数中无人机的坐标位置以及飞行航向等参数，构建如图6示出的以无人机的当前位置坐标为原点的机体坐标系。
然后，无人机可以将飞行设备与无人机的相对位置转换到机体坐标系下，从而获得飞行设备在机体坐标系中的当前象限区域，即飞行设备在机体坐标系中与无人机的相对象限。
接下来，无人机可以按照设定的规则，获得飞行设备在位于当前象限区域内的交点航向。
比如，假定该设定的规则如图7所示，若飞行设备位于机体坐标系的当前象限区域为象限1，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的90°～270°(即图1中的阴影区域)；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为y轴正向，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的-90°和90°；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为象限2，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的-90°和90°；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为x轴负向，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的0°和90°；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为象限3，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的0°和90°；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为y轴负向，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的90°；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为象限4，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的90°和180°；若飞行设备位于机体坐标系中当前象限区域为x轴正向，则飞行设备的交点航向为相对于机体坐标系原点的90°和180°。
最后，无人机可以将飞行设备的实际航向转换到机体坐标下，并判断飞行设备在机体坐标系下的航向与交点航向是否相同；若相同，则无人机确定飞行设备与无人机存在航线交点；若不同，则无人机确定飞行设备与无人机不存在航线交点。
下面以一个具体的示例，对本申请实施例提供的碰撞冲突检测方法进一步示例说明。
在进行碰撞冲突检测前，请参阅图8，图8示出一种碰撞冲突等级示意图，按照对无人机的危险程度，将无人机附近的空域划分为冲突碰撞区、冲突危险区、冲突警告区以及冲突安全区，且这四个区域各自对应的安全等级标识可以分别为1、2、3、4。
如此，无人机在进行碰撞冲突检测时，首先可以结合无人机所选择的碰撞模型，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离，即无人机与飞行设备之间的绝对距离，从而通过判断飞行距离是否大于第一阈值的方式，判断飞行设备是否在无人机的碰撞模型内；如果飞行设备在该碰撞模型内，则确定飞行设备对应的安全等级标识为1，即飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；如果飞行设备不在该碰撞模型内，则进行下一步判断。
接下来，无人机可以以自身为原点构建如图6示出的以北东分别为正向x轴和正向y轴的机体坐标系。
然后，无人机可以将飞行设备与无人机的相对位置转换到机体坐标系下。其中，假定无人机在地球坐标系下的飞行航向表示为θ，则将地球坐标系转换到机体坐标系的转换矩阵T可以表示为：
Figure BDA0002327786080000141
如此，将飞行设备在地球坐标系下与无人机的相对坐标转换到机体坐标系后，可以表示为：
Figure BDA0002327786080000142
式中，(DX,DY,DZ)表示飞行设备在地球坐标系下与无人机的相对坐标，(DX′,DY′,DZ′)表示飞行设备在机体坐标系下与无人机的相对坐标。
于是，无人机可以结合如图7所示的交点航向规则，判断飞行设备与无人机在未来的时刻是否存在碰撞风险，即判断飞行设备在机体坐标系下的航向与交点航向是否相同；如果不相同，则确定飞行设备对应的安全等级标识为4，即飞行设备位于冲突安全区内，在未来的时刻与无人机没有碰撞风险；如果相同，则进行下一步的判断。
接下来，无人机可以结合飞行设备的飞行速度和在飞行设备在机体坐标系下的位置坐标，以及无人机自身在机体坐标系下的飞行速度和位置坐标，计算飞行设备与无人机的两者的最接近距离。
示意性地，假定无人机与飞行设备在机体坐标系中的坐标分别为(0,0,0)和(xB,yB,zB)，无人机与飞行设备各自在当前时刻的速度分别为(VxA,VyA,VzA)和(VxB,VyB,VzB)，则经过t时刻后各自的新坐标分别为：(VxAt,VyAt,VzAt)和(xB+VxBt,yB+VyBt,zB+VzBt)；
如此，无人机与飞行设备在t时刻后的距离d则可以表示为：
Figure BDA0002327786080000151
将距离d对时间t进行求导后的结果可以表示为：
Figure BDA0002327786080000152
式中，ΔVx＝VxB-VxA，ΔVy＝VyB-VyA，ΔVz＝VzB-VzA。
令该导数等于0，即令d′＝0，反算得到的时间t的值为：
Figure BDA0002327786080000153
ΔVx 2+ΔVy 2+ΔVz 2≠0
如此，将求得的t代入到上述的距离d的计算公式中，即可求得最接近距离。
然后，无人机可以比较计算得到的最接近距离与第二阈值的大小，如果最接近距离大于第二阈值，表征飞行设备与无人机在最接近的距离也不会对无人机产生碰撞威胁，此时无人机则可以确定飞行设备对应的安全等级标识为4，即飞行设备位于冲突安全区内，在未来的时刻与无人机没有碰撞风险；如果最接近距离小于或等于第二阈值，表征飞行设备与无人机在最接近的距离时存在碰撞的可能，此时无人机则进行下一步的判断。
接下来，无人机可以结合计算最接近距离时的步骤，获得无人机飞行至于飞行设备最接近距离时的所需时间t，判断所需时间t与设定的时间T两者的大小；如果所需时间t小于或等于设定的时间T，则表征飞行设备在设定的时间T范围内对无人机存在碰撞风险，此时无人机则可以确定飞行设备对应的安全等级标识为2，即飞行设备位于冲突危险区内，在设定的时间T内即可能与无人机发生碰撞；反之，如果所需时间t大于设定的时间T，则表征飞行设备在设定的时间T范围内对无人机不存在碰撞风险，此时无人机则可以确定飞行设备对应的安全等级标识为3，即飞行设备位于冲突警告区内，在设定的时间T内飞行设备暂时对无人机没有碰撞风险。
基于与上述碰撞冲突检测方法相同的发明构思，请参阅图9，图9示出本申请实施例提供的碰撞冲突检测装置300的一种示意性结构框图，该碰撞冲突检测装置300包括计算模块301及判断模块302。其中：
计算模块301用于，根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；其中，第一飞行参数为无人机的飞行参数，第二飞行参数为飞行设备的飞行参数；
判断模块302用于，当飞行距离小于或等于第一阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；其中，冲突碰撞区为无人机存在碰撞危险的区域；
判断模块302还用于，当飞行距离大于第一阈值时，基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区。
可选地，作为一种可能的实现方式，判断模块302在基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区时，具体用于：
根据第一飞行参数及第二飞行参数，判断飞行设备与无人机是否存在航线交点；其中，航线交点为飞行设备的飞行航线与无人机的飞行航线的交点；
当飞行设备与无人机不存在航线交点时，确定飞行设备位于无人机的冲突安全区；其中，冲突安全区为无人机不存在碰撞危险的区域。
可选地，作为一种可能的实现方式，判断模块302还用于：
当飞行设备与无人机存在航线交点时，根据第一飞行参数及第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的最接近距离；
当最接近距离大于第二阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突安全区。
可选地，作为一种可能的实现方式，判断模块302还用于：
当最接近距离小于或等于第二阈值时，获得无人机飞行至与飞行设备最接近距离时的所需时间；
当所需时间小于或等于第三阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突危险区；其中，冲突危险区为无人机在设定的时间范围内存在碰撞危险的区域；
当所需时间大于第三阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突警告区；其中，冲突警告区为无人机在超出设定的时间范围后存在碰撞危险的区域。
可选地，作为一种可能的实现方式，判断模块302在判断飞行设备与无人机是否存在航线交点时，具体用于：
以无人机为原点构建机体坐标系；
根据飞行设备在机体坐标系中的当前象限区域，获得飞行设备在位于当前象限区域内的交点航向；
当飞行设备在机体坐标系下的航向与交点航向相同时，确定飞行设备与无人机存在航线交点；
当飞行设备在机体坐标系下的航向与交点航向不同时，确定飞行设备与无人机不存在航线交点。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。
也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。
也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请实施例提供的一种碰撞冲突检测方法及相关装置，通过将无人机的飞行参数作为第一飞行参数，以及将飞行设备的飞行参数作为第二飞行参数，使得无人机可以根据第一飞行参数和第二飞行参数，计算无人机与飞行设备之间的飞行距离；从而当无人机判定该飞行距离小于或等于第一阈值时，确定飞行设备位于无人机的冲突碰撞区；而当判定该飞行距离大于第一阈值时，无人机则基于第一飞行参数及第二飞行参数，确定飞行设备是否会进入无人机的冲突碰撞区，相比于现有技术，使得无人机判定飞行设备在当前时刻不位于无人机的冲突碰撞区时，可以进一步判断飞行设备在后续时间节点是否会对无人机产生碰撞威胁，而非确定飞行设备对无人机没有碰撞威胁，能够提升无人机碰撞冲突的检测精度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种碰撞冲突检测方法，其特征在于，应用于无人机，所述方法包括：
根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算所述无人机与飞行设备之间的飞行距离；其中，所述第一飞行参数为所述无人机的飞行参数，所述第二飞行参数为所述飞行设备的飞行参数；
当所述飞行距离小于或等于第一阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突碰撞区；其中，所述冲突碰撞区为所述无人机存在碰撞危险的区域；
当所述飞行距离大于所述第一阈值时，基于所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，确定所述飞行设备是否会进入所述无人机的所述冲突碰撞区。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，确定所述飞行设备是否会进入所述无人机的所述冲突碰撞区的步骤，包括：
根据所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，判断所述飞行设备与所述无人机是否存在航线交点；其中，所述航线交点为所述飞行设备的飞行航线与所述无人机的飞行航线的交点；
当所述飞行设备与所述无人机不存在所述航线交点时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突安全区；其中，所述冲突安全区为所述无人机不存在碰撞危险的区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述飞行设备与所述无人机存在所述航线交点时，根据所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，计算所述无人机与所述飞行设备之间的最接近距离；
当所述最接近距离大于第二阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的所述冲突安全区。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述最接近距离小于或等于所述第二阈值时，获得所述无人机飞行至与所述飞行设备最接近距离时的所需时间；
当所述所需时间小于或等于第三阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突危险区；其中，所述冲突危险区为所述无人机在设定的时间范围内存在碰撞危险的区域；
当所述所需时间大于所述第三阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突警告区；其中，所述冲突警告区为所述无人机在超出所述设定的时间范围后存在碰撞危险的区域。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，判断所述飞行设备与所述无人机是否存在航线交点的步骤，包括：
以所述无人机为原点构建机体坐标系；
根据所述飞行设备在所述机体坐标系中的当前象限区域，获得所述飞行设备在位于所述当前象限区域内的交点航向；
当所述飞行设备在所述机体坐标系下的航向与所述交点航向相同时，确定所述飞行设备与所述无人机存在所述航线交点；
当所述飞行设备在所述机体坐标系下的航向与所述交点航向不同时，确定所述飞行设备与所述无人机不存在所述航线交点。
6.一种碰撞冲突检测装置，其特征在于，应用于无人机，所述装置包括：
计算模块，用于根据第一飞行参数以及第二飞行参数，计算所述无人机与飞行设备之间的飞行距离；其中，所述第一飞行参数为所述无人机的飞行参数，所述第二飞行参数为所述飞行设备的飞行参数；
判断模块，用于当所述飞行距离小于或等于第一阈值时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突碰撞区；其中，所述冲突碰撞区为所述无人机存在碰撞危险的区域；
所述判断模块还用于，当所述飞行距离大于所述第一阈值时，基于所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，确定所述飞行设备是否会进入所述无人机的所述冲突碰撞区。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块在基于所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，确定所述飞行设备是否会进入所述无人机的所述冲突碰撞区时，具体用于：
根据所述第一飞行参数及所述第二飞行参数，判断所述飞行设备与所述无人机是否存在航线交点；其中，所述航线交点为所述飞行设备的飞行航线与所述无人机的飞行航线的交点；
当所述飞行设备与所述无人机不存在所述航线交点时，确定所述飞行设备位于所述无人机的冲突安全区；其中，所述冲突安全区为所述无人机不存在碰撞危险的区域。
8.一种自动驾驶仪，其特征在于，包括：
存储器，用于存储一个或多个程序；
处理器；
当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
9.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括如权利要求8所述的自动驾驶仪。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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