CN114115355B - 一种无人机组任务规划方法、装置及系统 - Google Patents

一种无人机组任务规划方法、装置及系统 Download PDF

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CN114115355B CN202210081143.4A CN202210081143A CN114115355B CN 114115355 B CN114115355 B CN 114115355B CN 202210081143 A CN202210081143 A CN 202210081143A CN 114115355 B CN114115355 B CN 114115355B
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Abstract

本发明公开了一种无人机组任务规划方法、装置及系统，方法包括：接收客户端发送的飞行任务数据；获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；根据所述飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足所述约束条件的飞行计划；获取气象数据，根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行；无人机飞行计划可行时，控制无人机执行所述无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞；该方法能够评估目标任务的可行性以及飞行过程中的碰撞风险，安全性高，可靠性强。

Description

一种无人机组任务规划方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机组任务规划方法、装置及系统。
背景技术
随着无人机的不断发展，逐渐被广泛应用于航拍摄影、大地测绘、警用安防、电力巡检、环境监测、灾害救援等诸多领域，并取得了较好的应用效果。无人机将朝着更加专业、科学、高效、高能的综合发展方向发展，前景十分乐观。目前，随着无人机的种类日益增多，执行任务的复杂性逐渐增高，对无人机的管理要求更趋向于智能、高效、一体化。
专利文献CN113467511A提出了一种无人机任务协同方法及系统，通过调度中心端对新创建的待执行任务进行编目管理，并通过群发或指派的方式发送派单信息，当接收到终端通过预设的分布式队伍客户端，根据所述派单信息发送的响应信息时，在全局将所述待执行任务的执行状态更新为所述响应信息对应的状态，其中所述响应信息中包含接单通知信息，接收所述终端和地面控制站实时发送的控制无人机执行所述待执行任务时产生的目标任务数据，并在所述待执行任务的生命周期内，根据所述目标任务数据，对所述待执行任务进行实时监控。
上述专利文献公开的技术方案，能够实现平台全息、全程监控飞行全过程的任务协同，以及分布式作业无人机的集中协同管理和调度，但是该技术方案仅能对无人机飞行过程中的目标任务进行监控，对于无人机的目标任务是否能够执行、飞行过程中的碰撞风险均不能进行有效的评估，可靠性差。
发明内容
本发明提供了一种无人机组任务规划方法、装置及系统，能够评估目标任务的可行性以及飞行过程中的碰撞风险，安全性高，可靠性强。
一种无人机组任务规划方法，包括：
接收客户端发送的飞行任务数据；
获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；
根据所述飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足所述约束条件的飞行计划；
获取气象数据，根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行；
无人机飞行计划可行时，控制无人机执行所述无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞。
进一步地，所述飞行任务数据包括巡航点坐标、巡航点数量、各巡航点的需求载荷重量；
无人机的技术参数包括最大载荷重量、电池容量、地面速度以及阻力系数。
进一步地，所述约束条件包括无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间之间的关系；
无人机到达各个巡航点时间根据起飞时间以及各巡航点之间的飞行时间进行计算；
所述无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间变量之间的关系包括：
各无人机起飞时间间隔不小于预设时长、各个无人机到达同一巡航点的时间间隔不小于起飞和着陆操作所需时间和。
进一步地，所述约束条件包括无人机的有效载荷重量的变量与所述需求载荷重量之间的关系：
所述无人机的有效载荷重量的变量与所述需求载荷重量之间的关系包括：
各个无人机的载荷重量小于或等于其最大载荷重量；
所有无人机的载荷重量之和小于或等于所有巡航点的需求载荷重量之和。
进一步地，所述约束条件包括各无人机完成飞行任务的能量消耗不超过其电池容量。
进一步地，所述无人机完成飞行任务的能量消耗通过以下公式进行计算：
Figure 256473DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 806535DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 126657DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，P为无人机完成飞行任务的能量消耗，k为巡航点数量，τa,b为无人机从巡航 点a到巡航点b的飞行时间，
Figure 290923DEST_PATH_IMAGE004
为阻力系数，
Figure 590272DEST_PATH_IMAGE005
为无人机的空中飞行速度，M为无人机的重 量、
Figure 458871DEST_PATH_IMAGE006
为无人机从巡航点a到巡航点b的载荷重量，
Figure 836763DEST_PATH_IMAGE007
为无人机的地面速度，
Figure 719399DEST_PATH_IMAGE008
为无人机 的航向角，
Figure 307375DEST_PATH_IMAGE009
为航向角方向风速的上限值，
Figure 432195DEST_PATH_IMAGE010
为巡航点a到巡航点b的距离。
进一步地，所述气象数据包括风向和风速；
根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行，包括：
判断到达各个巡航点方向的风速是否在无人机能够抵抗的风力范围内，若是，则确定飞行计划可行。
进一步地，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞，包括：
根据无人机的位置和所述预先设置的区域半径，确定各个无人机周围的重定向区和紧急区；
根据各个无人机的位置坐标，判断其是否进入其他无人机的重定向区或者紧急区；
若有无人机位于其他无人机的重定向区，则确定其中一个无人机为违规无人机，生成调整信号发送至所述违规无人机，违规无人机根据所述调整信号调整航向和飞行速度，直到离开所述重定向区；
若有无人机位于其他无人机的紧急区，则生成悬停调整控制信号并发送至相应的无人机，相应的无人机根据所述悬停调整控制信号悬停预设时长之后调整航向和飞行速度，直到离开所述紧急区。
一种无人机任务规划装置，包括：
接收模块，用于接收客户端发送的飞行任务数据；
数据获取模块，用于获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；
计划制定模块，用于根据所述飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足所述约束条件的飞行计划；
判断模块，用于获取气象数据，根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行；
防碰撞模块，用于当无人机飞行计划可行时，控制无人机执行所述无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞。
一种无人机任务规划系统，包括客户端、服务器、存储装置以及多个无人机，所述客户端用于发送飞行任务数据，所述存储装置存储有多条指令，所述服务器读取所述指令用于执行上述无人机组任务规划方法。
本发明提供的无人机组任务规划方法、装置及系统，至少包括如下有益效果：
根据飞行任务数据、无人机数量及其技术参数计算约束条件，从而对目标任务能否执行做出评估，降低了单个无人机成本，缩短了任务周期，提高整个系统的飞行能力;
根据预先设置的区域半径，对每个无人机划分各自的重定向区和紧急区，提前对有碰撞风险的无人机发出转向或悬停指令，从而防止无人机飞行过程中发生碰撞，增强了无人机系统的安全性，可靠性强。
附图说明
图1为本发明提供的无人机组任务规划方法一种实施例的流程图。
图2为本发明提供的无人机组任务规划方法中防止碰撞方法一种实施例的示意图。
图3为本发明提供的无人机组任务规划装置一种实施例的结构示意图。
图4为本发明提供的无人机组任务规划系统一种实施例的结构示意图。
附图标记：100-客户端，200-服务器，300-存储装置，400-多个无人机，301-接收模块，302-数据获取模块，303-计划制定模块，304-判断模块，305-防碰撞模块。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
参考图1，在一些实施例中，提供一种无人机组任务规划方法，包括：
S1、接收客户端发送的飞行任务数据；
S2、获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；
S3、根据飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足约束条件的飞行计划；
S4、获取气象数据，根据气象数据判断飞行计划是否可行；
S5、无人机飞行计划可行时，控制无人机执行无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞。
具体地，在步骤S1中，飞行任务数据包括巡航点坐标、巡航点数量、各巡航点的需求载荷重量；
步骤S2中，无人机的技术参数包括最大载荷重量、电池容量、地面速度以及阻力系数。
无人机载荷重量一般包括货物、传感器、高分辨率摄像机、激光雷达等。
例如，在一种具体应用场景中，有如下飞行任务数据和技术参数：
巡航网络覆盖区域为100 km2，并且由6个节点组成：一个基地N1和5个巡航点N2-N6。无人机机队由3架无人机D1、D2、D3组成，无人机的具体技术参数参考表1。各巡航点的需求载荷重量分别为：z2=4kg、z3=11kg、z4=14kg、z5=17 kg、z6=22 kg，且交付的时间范围为tmax=2500s。任务执行时的天气条件下为：预测风速为10 m/s，预测风向为180°。在给定的无人机机队{D1、D2、D3}、天气条件和时间范围（tmax）下，制定无人机飞行规划以完成客户的任务（z2-z6）。
Figure 664593DEST_PATH_IMAGE011
表1 无人机技术参数
该实施例由不同风向下的路线、交付流程和能耗时间规划出的无人机机队任务计划，以确保在给定的天气条件下完成客户交托的任务。在该解决方案中，无人机路线（无人机逐个访问的节点序列）：S1=（N1；N6；N3；N2；N1），S2=（N1；N5；N6；N1），S3=（N1；N5；N4；N1）；完成货物运输/巡航，而不超过每架无人机的最低电池电量。
在步骤S3中，约束条件包括无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间之间的关系；
无人机到达各个巡航点时间根据起飞时间以及各巡航点之间的飞行时间进行计算；
无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间变量之间的关系包括：
各无人机起飞时间间隔不小于预设时长、各个无人机到达同一巡航点的时间间隔不小于起飞和着陆操作所需时间和，具体通过以下公式表示：
Figure 29715DEST_PATH_IMAGE012
；（1）
Figure 527824DEST_PATH_IMAGE013
；（2）
Figure 879171DEST_PATH_IMAGE014
；（3）
Figure 825130DEST_PATH_IMAGE015
；（4）
Figure 502099DEST_PATH_IMAGE016
；（5）
Figure 986039DEST_PATH_IMAGE017
；（6）
Figure 265711DEST_PATH_IMAGE018
；（7）
Figure 207122DEST_PATH_IMAGE019
；（8）
Figure 868041DEST_PATH_IMAGE020
；（9）
其中，Tm表示第m个无人机的起飞时间，Tn表示第n个无人机的起飞时间，m、n为非 零自然数；k为巡航点数量；τp表示起飞和着陆操作所需时间和;τ表示预设时长;
Figure 386747DEST_PATH_IMAGE021
表示 第m无人机到达巡航点a的时间；
Figure 345476DEST_PATH_IMAGE022
表示第m无人机到达巡航点b的时间；τa,b表示无人机从 巡航点a到巡航点b的飞行时间;
Figure 249716DEST_PATH_IMAGE023
表示最大时间间隔；
Figure 330804DEST_PATH_IMAGE024
表示二进制决策变量， 指示第m无人机是否从巡航点a移动到巡航点b，其中a、b为非零自然数：
Figure 477752DEST_PATH_IMAGE025
。
约束条件还包括无人机的有效载荷重量的变量与需求载荷重量之间的关系：
无人机的有效载荷重量的变量与需求载荷重量之间的关系包括：
各个无人机的载荷重量小于或等于其最大载荷重量；
所有无人机的载荷重量之和小于或等于所有巡航点的需求载荷重量之和。
无人机运送的货物一般具体为摄像机、传感器、激光雷达等，交付给节点的货运量的变量与给定节点的货物需求关系具体可以通过公式表示为：
Figure 53221DEST_PATH_IMAGE026
；（10）
Figure 828279DEST_PATH_IMAGE027
；（11）
Figure 752373DEST_PATH_IMAGE028
；（12）
Figure 494938DEST_PATH_IMAGE029
；（13）
Figure 123366DEST_PATH_IMAGE030
；（14）
其中，
Figure 893876DEST_PATH_IMAGE031
表示第m无人机至巡航点a的载荷重量；k为巡航点数量；Wmax表示无人 机最大载荷重量；wpa表示飞行至巡航点a时的货物总载荷重量；ra巡航点a的需求载荷重 量；
Figure 801920DEST_PATH_IMAGE032
表示第m无人机从巡航点a到巡航点b的载荷重量；a、b均为非零自然数。
约束条件还包括各无人机完成飞行任务的能量消耗不超过其电池容量。
其中，无人机完成飞行任务的能量消耗通过以下公式进行计算：
Figure 48094DEST_PATH_IMAGE033
;(15)
Figure 886737DEST_PATH_IMAGE034
;(16)
Figure 823337DEST_PATH_IMAGE035
;(17)
其中，P为无人机完成飞行任务的能量消耗，k为巡航点数量，τa,b为无人机从巡航 点a到巡航点b的飞行时间，
Figure 479447DEST_PATH_IMAGE004
为阻力系数，
Figure 557124DEST_PATH_IMAGE005
为无人机的空中飞行速度，M为无人机的重 量、
Figure 278087DEST_PATH_IMAGE006
为无人机从巡航点a到巡航点b的载荷重量，
Figure 147823DEST_PATH_IMAGE007
为无人机的地面速度，
Figure 584620DEST_PATH_IMAGE008
为无人机 的航向角，
Figure 523495DEST_PATH_IMAGE009
为航向角方向风速的上限值，
Figure 31837DEST_PATH_IMAGE010
为巡航点a到巡航点b的距离。
无人机在空中的飞行速度以及无人机从巡航点a到巡航点b的飞行时间取决于交付货物的假设策略，地面速度为一个常值。
在步骤S4中，气象数据包括风向和风速；
根据气象数据判断飞行计划是否可行，包括：
判断到达各个巡航点方向的风速是否在无人机能够抵抗的风力范围内，若是，则确定飞行计划可行。
另外，在一种实施例中，还提出了一种评价规划效果的指标，具体如下：
飞行计划成效（E），飞行计划成效应等于或高于任意假设的E值。飞行计划成效由以下公式描述，表示平均成效水平（以百分比表示的计划交付量）：
Figure 631445DEST_PATH_IMAGE036
;(18)
本实施例提出的任务规划模型考虑无人机机队的大小服务于任务网络中的客户。 是否存在某一任务S在与能源消耗相关的约束条件下，确保飞行计划成效E（由确定风向
Figure 317773DEST_PATH_IMAGE037
的风速上限值产生）。所研究的问题可视为由下式给出的约束满足问题（CSP）：
Figure 229097DEST_PATH_IMAGE038
;(19)
式中：
Figure 524818DEST_PATH_IMAGE039
表示决定任务的决策变量S；
Figure 369146DEST_PATH_IMAGE040
表示无人机路线，Y表示 无人机机队计划，C表示无人机的有效载荷权重，D表示决策变量域描述的有限集，R表示指 定无人机路线、无人机计划和执行任务之间关系的约束（以上公式（1）-（18））。
要计算出公式（19）中的CP，必须确定满足所有约束的决策变量值。通过在编程环境（IBM ILOG）中计算CP（公式（19）），解决上述问题。
在一种实施例中，根据上述条件，7.55 s内获得第一个可行的无人机飞行规划方案。获得的路径：S1=（N1；N6；N3；N1），S2=（N1；N2；N4；N1），S3=（N1；N5；N6；N1）和相应的完成时间表。采用此种飞行方案可确保在多变的天气条件下，例如风速在0m/s-10 m/s范围内变化,风向在0-360°范围内变化时，无人机飞行任务将按时完成（E =100%）。风向为180°时，电池消耗水平分别为64.8%、37.2%和90.2%，风向为80°时，电池消耗水平分别为55.4%、38.5%和87.1%。
在步骤S5中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞，包括：
S51、根据无人机的位置和预先设置的区域半径，确定各个无人机周围的重定向区和紧急区；
S52、根据各个无人机的位置坐标，判断其是否进入其他无人机的重定向区或者紧急区；
S53、若有无人机位于其他无人机的重定向区，则确定其中一个无人机为违规无人机，生成调整信号发送至违规无人机，违规无人机根据调整信号调整航向和飞行速度，直到离开重定向区；
S54、若有无人机位于其他无人机的紧急区，则生成悬停调整控制信号并发送至相应的无人机，相应的无人机根据悬停调整控制信号悬停预设时长之后调整航向和飞行速度，直到离开紧急区。
参考图2，无人机U周围第一预设半径区域为重定向区，第二预设半径区域为紧急区，第一预设半径大于第二预设半径，无人机A进入到无人机U的重定向区，将无人机A或者无人机U确定为违规无人机，发送调整信号发送至违规无人机，调整航向和飞行速度，直到离开重定向区。无人机B位于无人机U的紧急区，发送悬停调整控制信号至无人机U和无人机B，无人机U和无人机B均悬停预设时长之后调整航向和飞行速度，直到离开紧急区。
参考图3，在一些实施例中，提供一种无人机任务规划装置，包括：
接收模块301，用于接收客户端100发送的飞行任务数据；
数据获取模块302，用于获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；
计划制定模块303，用于根据飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足约束条件的飞行计划；
判断模块304，用于获取气象数据，根据气象数据判断飞行计划是否可行；
防碰撞模块305，用于当无人机飞行计划可行时，控制无人机执行无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞。
具体地，接收模块301中的飞行任务数据包括巡航点坐标、巡航点数量、各巡航点的需求载荷重量，数据获取模块302中的无人机的技术参数包括最大载荷重量、电池容量、地面速度以及阻力系数。
计划制定模块303中的约束条件包括无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间之间的关系；
无人机到达各个巡航点时间根据起飞时间以及各巡航点之间的飞行时间进行计算；
无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间变量之间的关系包括：
各无人机起飞时间间隔不小于预设时长、各个无人机到达同一巡航点的时间间隔不小于起飞和着陆操作所需时间和。
计划制定模块303中的约束条件还包括无人机的有效载荷重量的变量与需求载荷重量之间的关系：
无人机的有效载荷重量的变量与需求载荷重量之间的关系包括：
各个无人机的载荷重量小于或等于其最大载荷重量；
所有无人机的载荷重量之和小于或等于所有巡航点的需求载荷重量之和。
计划制定模块303中的约束条件还包括各无人机完成飞行任务的能量消耗不超过其电池容量。
无人机完成飞行任务的能量消耗通过以下公式进行计算：
Figure 147746DEST_PATH_IMAGE041
；
Figure 562678DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 412822DEST_PATH_IMAGE043
；
其中，P为无人机完成飞行任务的能量消耗，k为巡航点数量，τa,b为无人机从巡航 点a到巡航点b的飞行时间，
Figure 987023DEST_PATH_IMAGE004
为阻力系数，
Figure 322145DEST_PATH_IMAGE005
为无人机的空中飞行速度，M为无人机的重 量、
Figure 411324DEST_PATH_IMAGE006
为无人机从巡航点a到巡航点b的载荷重量，
Figure 2842DEST_PATH_IMAGE007
为无人机的地面速度，
Figure 41336DEST_PATH_IMAGE008
为无人机 的航向角，
Figure 489635DEST_PATH_IMAGE009
为航向角方向风速的上限值，
Figure 269372DEST_PATH_IMAGE010
为巡航点a到巡航点b的距离。
判断模块304中获取的气象数据包括风向和风速；
根据气象数据判断所述飞行计划是否可行，包括：
判断到达各个巡航点方向的风速是否在无人机能够抵抗的风力范围内，若是，则确定飞行计划可行。
防碰撞模块305具体包括：
根据无人机的位置和所述预先设置的区域半径，确定各个无人机周围的重定向区和紧急区；
根据各个无人机的位置坐标，判断其是否进入其他无人机的重定向区或者紧急区；
若有无人机位于其他无人机的重定向区，则确定其中一个无人机为违规无人机，生成调整信号发送至所述违规无人机，违规无人机根据所述调整信号调整航向和飞行速度，直到离开所述重定向区；
若有无人机位于其他无人机的紧急区，则生成悬停调整控制信号并发送至相应的无人机，相应的无人机根据所述悬停调整控制信号悬停预设时长之后调整航向和飞行速度，直到离开所述紧急区。
参考图4，在一些实施例中，提供一种无人机任务规划系统，包括客户端100、服务器200、存储装置300以及多个无人机400，客户端100用于发送飞行任务数据，存储装置300存储有多条指令，服务器200读取指令用于执行上述无人机组任务规划方法。
本实施例提供的无人机组任务规划方法、装置及系统，根据飞行任务数据、无人机数量及其技术参数计算约束条件，从而对目标任务能否执行做出评估，降低了单个无人机成本缩短了任务周期，提高整个系统的飞行能力；根据预先设置的区域半径，对每个无人机划分各自的重定向区和紧急区，提前对有碰撞风险的无人机发出转向或悬停指令，从而防止无人机飞行过程中发生碰撞，增强了无人机系统的安全性，可靠性强。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种无人机组任务规划方法，其特征在于，包括：
接收客户端发送的飞行任务数据；
获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；
根据所述飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足所述约束条件的飞行计划；
获取气象数据，根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行；
无人机飞行计划可行时，控制无人机执行所述无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞；
所述飞行任务数据包括巡航点坐标、巡航点数量、各巡航点的需求载荷重量；
无人机的技术参数包括最大载荷重量、电池容量、地面速度以及阻力系数；
所述约束条件包括各无人机完成飞行任务的能量消耗不超过其电池容量；
所述无人机完成飞行任务的能量消耗通过以下公式进行计算：
Figure 611323DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 354152DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 79662DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，P为无人机完成飞行任务的能量消耗，k为巡航点数量，τa,b为无人机从巡航点a到 巡航点b的飞行时间，ε为阻力系数，
Figure 857125DEST_PATH_IMAGE004
为无人机的空中飞行速度，M为无人机的重量、
Figure 134523DEST_PATH_IMAGE005
为无人机从巡航点a到巡航点b的载荷重量，
Figure 361717DEST_PATH_IMAGE006
为无人机的地面速度，α为无人机的航向角，
Figure 890919DEST_PATH_IMAGE007
为航向角方向风速的上限值，
Figure 257309DEST_PATH_IMAGE008
为巡航点a到巡航点b的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间之间的关系；
无人机到达各个巡航点时间根据起飞时间以及各巡航点之间的飞行时间进行计算；
所述无人机起飞时间变量与到达各个巡航点时间变量之间的关系包括：
各无人机起飞时间间隔不小于预设时长、各个无人机到达同一巡航点的时间间隔不小于起飞和着陆操作所需时间和。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括无人机的有效载荷重量的变量与所述需求载荷重量之间的关系：
所述无人机的有效载荷重量的变量与所述需求载荷重量之间的关系包括：
各个无人机的载荷重量小于或等于其最大载荷重量；
所有无人机的载荷重量之和小于或等于所有巡航点的需求载荷重量之和。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气象数据包括风向和风速；
根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行，包括：
判断到达各个巡航点方向的风速是否在无人机能够抵抗的风力范围内，若是，则确定飞行计划可行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞，包括：
根据无人机的位置和所述预先设置的区域半径，确定各个无人机周围的重定向区和紧急区；
根据各个无人机的位置坐标，判断其是否进入其他无人机的重定向区或者紧急区；
若有无人机位于其他无人机的重定向区，则确定其中一个无人机为违规无人机，生成调整信号发送至所述违规无人机，违规无人机根据所述调整信号调整航向和飞行速度，直到离开所述重定向区；
若有无人机位于其他无人机的紧急区，则生成悬停调整控制信号并发送至相应的无人机，相应的无人机根据所述悬停调整控制信号悬停预设时长之后调整航向和飞行速度，直到离开所述紧急区。
6.一种无人机任务规划装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收客户端发送的飞行任务数据；
数据获取模块，用于获取待执行飞行任务的无人机数量及其技术参数；
计划制定模块，用于根据所述飞行任务数据、无人机数量及其技术参数，计算约束条件，并制定满足所述约束条件的飞行计划；
判断模块，用于获取气象数据，根据所述气象数据判断所述飞行计划是否可行；
防碰撞模块，用于当无人机飞行计划可行时，控制无人机执行所述无人机飞行计划；无人机飞行过程中，接收无人机发送的位置信息，根据预先设置的区域半径，调整各个无人机的飞行速度和航向以防止碰撞；
接收模块中的飞行任务数据包括巡航点坐标、巡航点数量、各巡航点的需求载荷重量，数据获取模块中的无人机的技术参数包括最大载荷重量、电池容量、地面速度以及阻力系数；
计划制定模块中的约束条件还包括各无人机完成飞行任务的能量消耗不超过其电池容量；
无人机完成飞行任务的能量消耗通过以下公式进行计算：
Figure 846553DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 563974DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 755921DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，P为无人机完成飞行任务的能量消耗，k为巡航点数量，τa,b为无人机从巡航点a到 巡航点b的飞行时间，ε为阻力系数，
Figure 976818DEST_PATH_IMAGE004
为无人机的空中飞行速度，M为无人机的重量、
Figure 736963DEST_PATH_IMAGE009
为无人机从巡航点a到巡航点b的载荷重量，
Figure 941680DEST_PATH_IMAGE010
为无人机的地面速度，α为无人机的航向 角，
Figure 75333DEST_PATH_IMAGE011
为航向角方向风速的上限值，
Figure 416316DEST_PATH_IMAGE012
为巡航点a到巡航点b的距离。
7.一种无人机任务规划系统，其特征在于，包括客户端、服务器、存储装置以及多个无人机，所述客户端用于发送飞行任务数据，所述存储装置存储有多条指令，所述服务器读取所述指令用于执行如权利要求1-5任一所述的方法。
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Denomination of invention: A Mission Planning Method, Device and System for Unmanned Aerial Vehicles

Effective date of registration: 20221020

Granted publication date: 20220422

Pledgee: Beijing first financing Company limited by guarantee

Pledgor: ZHONGXIN HANCHUANG (BEIJING) TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022980019091

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