CN113126635B - 一种基于无人机的高速公路照明方法及系统 - Google Patents

一种基于无人机的高速公路照明方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于无人机的高速公路照明方法，所述无人机设置于车辆上，且装备有照明模块；所述方法包括：检测车辆是否位于高速公路行驶，若是，则所述无人机于车辆行驶方向前方第一设定高度处伴飞，并控制所述照明模块工作，以照亮车辆行驶方向前方路面。本申请的方案既实现了高速公路建设成本的降低，还保障了车辆的行驶照明需求。

Description

一种基于无人机的高速公路照明方法及系统
技术领域
本申请涉及无人机领域，具体而言，涉及一种基于无人机的高速公路照明方法及系统。
背景技术
高速公路是全封闭公路，不允许行人和非机动车辆上，不允许摩托车、拖拉机、三轮车上，路况比普通公路简单得多，而且路面都很平坦。同时，因为路灯的照明不连续，如果司机以匀速状态行驶在高速公路上，明暗相间的路灯出现了某种固定的节奏，而这节奏不仅会给人一种眩晕感，还有“催眠”的功效，这对于一秒钟就能跑出20米左右的车来说，是非常危险的。所以，基于上述原因，现有的高速公路中通常只在必要路段设置，比如隧道及死亡弯道等地方。但另一方面的现实情况是，由于车型配置、使用年限等原因，车辆的照明能力是千差万别的，缺乏足够的照明能力的高速行车又是十分危险的。
2018年我国高速公路总里程突破14万公里，道路每50米安装一个路灯的话，从安装成本到使用和维护成本将是一个天文数字。高速公路的车流量不像城市，大量路段经常处于车流稀少状态，且远离繁华市区，如果长期照明，也将造成巨大的资源浪费。同时，由于高速公路一般都会穿省过市，这导致各路段分段供电和管理相对麻烦，带来了巨大的管理成本。
所以，如何保障车辆在高速公路行驶场景下获得稳定可靠的照明，是当下亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种基于无人机的高速公路照明方法及系统，以保障车辆在高速公路行驶场景下获得稳定可靠的照明。
本申请的第一方面提供了一种基于无人机的高速公路照明方法，其特征在于：所述无人机设置于车辆上，且装备有照明模块；所述方法包括：
检测车辆是否位于高速公路行驶，若是，则所述无人机于车辆行驶方向前方第一设定高度处伴飞，并控制所述照明模块工作，以照亮车辆行驶方向前方路面。
可选地，所述无人机还包括通信模块，所述通信模块用于与伴飞的车辆进行通信以获得车辆的行驶信息，以及与其他无人机进行通信。
可选地，所述检测车辆是否位于高速公路行驶，包括：
所述无人机通过与其他无人机进行通信以获得其他无人机的飞行信息，所述飞行信息包括无人机ID、位置信息以及飞行记录信息；
所述无人机基于所述无人机ID和位置信息判断周边设定距离内的其他无人机数量是否大于阈值th1，若是，则进一步基于所述飞行记录信息判定所述其他无人机的高速行驶距离是否大于阈值th2或所述其他无人机的高速行驶时间是否大于阈值th3，若是，则判定车辆位于高速公路行驶。
可选地，获得的所述其他无人机的飞行信息还包括所述其他无人机的实时位置信息，所述方法还包括：所述无人机基于所述其他无人机的实时位置信息和自身实时位置信息判断是否跟车过近，若是，则发送增大跟车距离的指示信息给伴飞的车辆。
可选地，若所述车辆未响应所述指示信息，则无人机提高至第二设定高度伴飞。
可选地，所述行驶信息包括行驶计划，所述行驶计划包括变道计划；所述其他无人机的飞行信息还包括伴飞的车辆的行驶计划；
所述方法还包括：
响应于所述变道计划，所述无人机基于所述其他无人机的位置信息及伴飞的车辆的行驶计划，计算得出变道禁止区域，并发送给所述无人机伴飞的车辆。
可选地，所述方法还包括：
所述无人机若判定车辆行驶计划满足预设条件，则呼叫唤醒设置于车辆上的后备无人机，然后生成所述后备无人机的工作计划指令，并发送给所述后备无人机。
可选地，所述后备无人机的工作计划包括更远方的伴飞照明、组织指示标牌。
本申请第三方面提供一种无人机，所述无人机设置于车辆上且装备有照明模块；所述无人机包括处理器及计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法步骤。
本申请的第三方面提供了一种电子设备，该电子设备设置于无人机，所述设备包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如前所述的方法步骤。
本申请的第四方面提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质设置于无人机，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如前所述的方法步骤。
本发明的有益效果在于：本申请的方案并不需要在高速公路上投入巨资来设置路灯，而是由无人机携带照明设备给各个车辆提供照明，而且当照明不足时，还可以使用备用无人机来实现对更远方的道路的照明。本申请的方案相对于现有技术来说，既实现了高速公路建设成本的降低，还保障了车辆的行驶照明需求。
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他相关的附图。
图1是本申请实施例一公开的一种基于无人机的高速公路照明方法的流程示意图。
图2是本申请实施例二公开的一种基于无人机的高速公路照明方法的其中一种场景的示意图。
图3是本申请实施例二公开的一种无人机的结构示意图。
图4是本申请实施例四公开的一种电子设备的结构示意图。
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。
在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，若出现术语“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，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。
实施例1
请参阅图1，图1是本申请实施例公开的一种基于无人机组的照明方法的流程示意图。如图1所示，本申请的第一方面提供了一种基于无人机的高速公路照明方法，所述无人机设置于车辆上，且装备有照明模块；所述方法包括：
检测车辆是否位于高速公路行驶，若是，则所述无人机于车辆行驶方向前方第一设定高度处伴飞，并控制所述照明模块工作，以照亮车辆行驶方向前方路面。
在本申请实施例中，本申请的方案是由无人机携带照明设备伴飞车辆以实现给各个车辆提供照明。本申请的方案相对于现有技术来说，既降低了高速公路建设成本的，还保障了车辆的行驶照明需求。而且，由于无人机的照明是射向地面的，所以，并不有光线直射入任何车辆驾驶员的眼睛中，还有效的避免了远光灯等影响其他车辆驾驶安全的问题。
可选地，所述无人机还包括通信模块，所述通信模块用于与伴飞的车辆进行通信以获得车辆的行驶信息，以及与其他无人机进行通信。
其中，本申请中的第一设定高度并非固定值，而是基于实际情况有所变化的。具体而言，对于设定高度的计算方式，如下：
Figure BDA0003026972950000051
式中，h为设定高度，x为目标照明区域的等效直径(通常可理解为道路/车道宽度)，θ为无人机照明模块的照射角。其中，等效直径x可以通过与车辆通信获得，例如可以从车辆的行驶信息中获得，即车辆的行驶信息(尤其是规划的行驶路线)是基于道路地图的，而道路地图中包括道路/车道宽度。作为一种替换方案，无人机还可以再配置摄像模块，于是，无人机可通过摄像模块拍摄的被照亮的道路画面识别出道路/车道的宽度。
可选地，所述检测车辆是否位于高速公路行驶，包括：
所述无人机通过与其他无人机进行通信以获得其他无人机的飞行信息，所述飞行信息包括无人机ID、位置信息以及飞行记录信息；
所述无人机基于所述无人机ID和位置信息判断周边设定距离内的其他无人机数量是否大于阈值th1，若是，则进一步基于所述飞行记录信息判定所述其他无人机的高速行驶距离是否大于阈值th2或所述其他无人机的高速行驶时间是否大于阈值th3，若是，则判定车辆位于高速公路行驶。
本申请中的无人机虽然一直装备于车辆之中，但并不需要一直处于工作状态，除了对夜间时分或光照强度的检测之外(即夜间或光线较弱时才工作)，还需要检测车辆是否处于高速公路场景。具体判定条件为：1)周边设定距离内的无人机数量是否大于阈值th1；2)所述其他无人机的高速行驶距离大于阈值th2或高速行驶时间是否大于阈值th3。即，当本车周边有足够多的车辆均在使用无人机进行照明时，说明该场景为高速公路场景。其中，对于条件2)来说，只要周边设定距离的无人机中满足该条件的无人机的数量大于设定值即可，并不需要所有无人机均满足该条件，增强了对非高速公路行驶的车辆“违规”使用无人机进行照明情况的容错能力。
可选地，获得的所述其他无人机的飞行信息还包括所述其他无人机的实时位置信息，所述方法还包括：所述无人机基于所述其他无人机的实时位置信息和自身实时位置信息判断是否跟车过近，若是，则发送增大跟车距离的指示信息给伴飞的车辆。
可选地，若所述车辆未响应所述指示信息，则无人机提高至第二设定高度伴飞。
其中，由于无人机位于车辆前方进行照明，所以，必须考虑无人机与前车的碰撞风险问题，尤其是无人机之间的碰撞风险问题。如果无人机在给本车发出增大跟车距离指令而本车不响应时，说明驾驶员的驾驶个性既是如此，或者驾驶员出于其他目的而需要缩小跟车距离，或者无人机与伴飞的车辆通信出现问题，针对上述情况，无人机可采取升高飞行高度的方式来被动应对，以避免与前方车辆的伴飞无人机发生碰撞。
可选地，所述行驶信息包括行驶计划，所述行驶计划包括变道计划；所述其他无人机的飞行信息还包括伴飞的车辆的行驶计划；
所述方法还包括：
响应于所述变道计划，所述无人机基于所述其他无人机的位置信息及伴飞的车辆的行驶计划，计算得出变道禁止区域，并发送给所述无人机伴飞的车辆。
变道是常规的高速公路行驶操作，但是，由于车辆均是采用无人机进行照明，而无人机又是位于车辆前方一定距离，所以，驾驶员并不能准确判定其变道轨迹是否会对本车及他车的无人机造成威胁。针对该情况，本车的伴飞无人机可基于其他无人机的位置信息及其所伴飞的车辆的行驶计划，计算得出变道禁止区域，即本车无人机基于他车及其伴飞的无人机的实时与预计行驶计划计算出本车变道时不允许进入的区域，从而可以指导本车的驾驶员选择变道禁止区域之外的区域进行变道轨迹的规划。
可选地，所述方法还包括：
所述无人机若判定车辆行驶计划满足预设条件，则呼叫唤醒设置于车辆上的后备无人机，然后生成所述后备无人机的工作计划指令，并发送给所述后备无人机。
可选地，所述后备无人机的工作计划包括更远方的伴飞照明、组织指示标牌。
其中，所述预设条件可以为前方道路出现隧道、光照条件进一步恶化等情况，或者前方为岔路口。
举例而言，当前方出现隧道、光照条件进一步恶化等情况时，单一无人机可能无法满足该场景下的照明需求了，所以，无人机呼叫更多的后备无人机起飞进行伴飞照明，参照附图2所示，通过多个无人机的点线照明，可以照亮更远的前方道路，使得车辆驾驶员对前方的特殊路况了解更多，从而保障行驶安全。而对于所述后备无人机的数量，应当基于本车与前车之间的车间距来确定，更进一步地应当基于本车的伴飞无人机与前车的之间的距离，所述距离越大，则所述后备无人机的数量越多，反之则越少。但是，当本车的前方有过多无人机在实施照明时，其必然会占据较长的道路，同时由于本车与前车的车间距过大，所以很有可能会有车辆要变道进入，此时本车的所述无人机(即主控无人机)与其他无人机进行通信以检测其他车辆的变道进入信息/请求，进而将处于最前端的若干后备无人机撤回，或者收缩所述后备无人机的间距，或者提高后备无人机至第二设定高度。
或者，当前方出现岔路口时，呼叫多个后备无人机加速飞往前方的岔路口处，并组织指示标牌来指引车辆正确行驶方向，此处的指示标牌并非常规意义上的道路指示牌，而是一种灯光效果，例如，五架无人机在道路上方沿直线排列，将岔路口中的某一岔路的80米路段照亮，此时，驾驶员就可以明显看出前方应当进入哪条道路。
可选地，所述无人机还可接受所述后备无人机发送的离岗充电请求。
可选地，响应于所述后备无人机的离岗充电请求，所述无人机先控制该后备无人机周边的无人机提高飞行高度，以覆盖该无人机的原有照明区域，然后再发送同意离岗充电请求至该后备无人机。
在本申请实施例中，由于无人机是蓄电池供电(主控无人机可以为电缆供电，也可以为蓄电池供电)，所以其需要离岗充电。此时，为了保障照明效果的相对稳定性，必须设置替代方案，而给车辆配置更多无人机的方案显然会显著增加车辆的负载及成本，并不可取。本申请的方案为，设置主控无人机(即初始用于照明的无人机)在接收到离岗充电请求时，控制与请求离岗无人机紧邻的无人机(一个或两个，特殊情况下也可以包括间接邻接的无人机)提高其飞行高度以进行照明代班，进而使这些无人机的照明覆盖范围可以覆盖请求无人机的原照明区域，如此可实现照明的不间断，具体的升高后的飞行高度的确定方式，可以为：由所述若干无人机逐步调整飞行高度并由摄像模块(可配置于所有无人机)通过图像识别的方式来确定是否实现了请求无人机的原有照明区域的照明覆盖，若已实现，则保持该飞行高度。相应地，当该请求无人机返岗时发送请求返岗信号给主控无人机，由主控无人机再控制先前的若干无人机降低至其原来的飞行高度，以结束代班。本申请的上述方案中，提升无人机的飞行高度虽然会降低照明亮度，但是这是一种折中方案，而且对照明效果不会有太大影响，因为现有技术中的车身车灯也是存在照明效果随着照明距离的拉大而逐渐降低，本申请的上述替代方案的实际效果与此类似。
可选地，所述无人机还包括摄像模块，用于检测迎面而来的对向行驶车辆的车灯使用情况，若发现对向行驶车辆使用远光灯，则通过通信模块向伴飞的车辆发送警示信息。
其中，由于并非所有车辆都配备了无人机进行照明，所以其他车辆仍然存在使用远光灯的情况。而无人机飞行的高度较高，所以，其可以拍摄到更远处的对向行驶车辆，进而可以基于无人机来检测其它车辆的车灯使用情况，当发现其在使用远光灯行驶时，可及时向车辆发出警示信息，在车内通报驾驶员后可促使驾驶员提前采取措施，例如提前降低车速或者将右脚放置于刹车上以备意外情况。另外，对于远光灯使用的检测，可采取如下方式：从拍摄的图像中识别出同向行驶的车辆的灯柱长度，若某车的灯柱长度明显长于其他车辆的灯柱长度，则判定该车使用了远光灯。
实施例2
请参阅图3，图3是本申请实施例公开的一种无人机的结构示意图,该系统与实施例一的方法是对应的。如图3所示，本申请第二方面提供一种无人机，其特征在于：所述无人机设置于车辆上且装备有照明模块；所述无人机包括处理器及计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例一所述的方法步骤。
实施例3
请参阅图4，图4是本申请实施例公开的一种电子设备的结构示意图。如图4所示，本申请第三方面提供一种电子设备，该电子设备设置于无人机，所述设备包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如实施例一所述方法步骤。
实施例4
本实施例提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质设置于无人机，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如实施例一所述的方法步骤。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于无人机的高速公路照明方法，其特征在于：所述无人机设置于车辆上，且装备有照明模块；所述方法包括：
检测车辆是否位于高速公路行驶，若是，则所述无人机于车辆行驶方向前方第一设定高度处伴飞，并控制所述照明模块工作，以照亮车辆行驶方向前方路面；其中，所述第一设定 高度并非固定值；
通信模块用于与伴飞的车辆进行通信以获得车辆的行驶信息，以及与其他无人机进行通信；
所述检测车辆是否位于高速公路行驶，包括：
所述无人机通过与其他无人机进行通信以获得其他无人机的飞行信息，所述飞行信息包括无人机ID、位置信息以及飞行记录信息；
所述无人机基于所述无人机ID和位置信息判断周边设定距离内的其他无人机数量是否大于阈值th1，若是，则进一步基于所述飞行记录信息判定所述其他无人机的高速行驶距离是否大于阈值th2或所述其他无人机的高速行驶时间是否大于阈值th3，若是，则判定车辆位于高速公路行驶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：获得的所述其他无人机的飞行信息还包括所述其他无人机的实时位置信息，所述方法还包括：所述无人机基于所述其他无人机的实时位置信息和自身实时位置信息判断是否跟车过近，若是，则发送增大跟车距离的指示信息给伴飞的车辆。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：若所述车辆未响应所述指示信息，则无人机提高至第二设定高度伴飞。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述行驶信息包括行驶计划，所述行驶计划包括变道计划；所述其他无人机的飞行信息还包括伴飞的车辆的行驶计划；
所述方法还包括：
响应于所述变道计划，所述无人机基于所述其他无人机的位置信息及伴飞的车辆的行驶计划，计算得出变道禁止区域，并发送给所述无人机伴飞的车辆。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：
所述无人机若判定车辆行驶计划满足预设条件，则呼叫唤醒设置于车辆上的后备无人机，然后生成所述后备无人机的工作计划指令，并发送给所述后备无人机。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述后备无人机的工作计划包括更远方的伴飞照明、组织指示标牌。
7.一种无人机，其特征在于：所述无人机设置于车辆上且装备有照明模块；所述无人机包括处理器及计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
8.一种电子设备，该电子设备设置于无人机，所述设备包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
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