CN114371735A - 一种飞行器地理围栏数据处理方法及系统 - Google Patents

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CN114371735A
CN114371735A CN202210018410.3A CN202210018410A CN114371735A CN 114371735 A CN114371735 A CN 114371735A CN 202210018410 A CN202210018410 A CN 202210018410A CN 114371735 A CN114371735 A CN 114371735A
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    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
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Abstract

本申请涉及一种飞行器地理围栏数据处理方法及系统。该飞行器地理围栏数据处理方法包括：飞控接收地面站保存且上传的地理围栏数据；读取所述地理围栏数据；根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断；根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理。本申请提供的技术方案，能更方便实现地理围栏数据的存储和处理，使得飞行器能够及时、高效、准确地处理飞行边界冲突，提高飞行的安全性。

Description

一种飞行器地理围栏数据处理方法及系统
技术领域
本申请涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器地理围栏数据处理方法及系统。
背景技术
地理围栏(Geo-fencing)是用一个虚拟的栅栏围出一个虚拟地理边界。在无人飞行器发展的早期阶段，自动化的地理围栏系统已经出现。地理围栏系统可以预先划定一些多边形的区域，并通过蓝牙、WiFi(行动热点)、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)等定位技术完成对定位源的跟踪和报警，由此防止无人机进入危险的限制空域。
相关技术中，对于飞行器的地理围栏数据的访问以及运行方法主要是通过地面站发送写入或读取命令到飞控(飞行控制器)，由飞控再对数据进行写入或读取操作。但是，这种方法对飞控的储存需求较高，不支持动态存储，影响飞控代码执行，执行效率也不高。
发明内容
为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种飞行器地理围栏数据处理方法及系统，能更方便实现地理围栏数据的存储和处理，使得飞行器能够及时、高效、准确地处理飞行边界冲突，提高飞行的安全性。
本申请第一方面提供一种飞行器地理围栏数据处理方法，包括：
飞控接收地面站保存且上传的地理围栏数据；
读取所述地理围栏数据；
根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断；
根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理。
在一实施方式中，所述飞控接收的地面站上传的地理围栏数据，由所述地面站执行以下处理获得：
由所述地面站根据选择的不同的地理围栏操作指令，得到各自对应的的地理围栏数据，其中所述地理围栏操作指令包括以下中的至少一项：
读取指令、添加指令、查询指令、修改指令、统计指令、删除指令。
在一实施方式中，所述飞控读取所述地理围栏数据，包括：
所述飞控在执行初始化和检查索引步骤后，分别执行以下获取步骤：
获取多边形边界点的坐标并保存及保存各边界点与原点的距离；或，
获取限飞多边形边界点的坐标并保存；或，
获取多边形禁飞边界点的坐标并保存；或，
获取圆形限飞区圆心的坐标并保存；或，
获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。
在一实施方式中，所述根据地理围栏数据进行识别检查，包括：
在飞行器起飞前，对不同类型地理围栏的数据进行预检查，其中包括：
在确认飞行器启用地理围栏功能且加载地理围栏数据后，获取启用的地理围栏类型的位掩码并与圆形和多边形围栏位掩码进行按位与操作；
对圆形围栏、高度围栏、多边形围栏进行预检查和验证高度阈值参数范围。
在一实施方式中，所述所述根据地理围栏数据进行识别检查，包括：
将飞行器的目的地分别与限制高度围栏、圆形/多边形限飞区围栏、圆形/多边形禁飞区围栏进行比较检查；和/或，
在确认飞行器启用地理围栏功能并处于飞行过程中，对限制高度围栏、圆形围栏和多边形地理围栏进行检查。
在一实施方式中，所述根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理，包括：
获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码；
检查飞行器是否解锁，若所述飞行器处于锁定状态则向飞控发送禁止解锁起飞的指令；
若所述飞行器处于未定状态，判断所述飞行器是否正在降落，若没有处于降落模式则获取所述飞行器在违反限制后响应模式的位掩码,否则输出告警信息并保持降落模式。
本申请第二方面提供一种飞行器地理围栏数据处理系统，包括飞控和地面站：
所述飞控，用于接收地面站保存且上传的地理围栏数据；读取所述地理围栏数据；根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断；根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理；
所述地面站，向所述获取地理围栏数据并上传给所述飞控。
在一实施方式中，所述地面站根据选择的不同的地理围栏操作指令，得到各自对应的的地理围栏数据，其中所述地理围栏操作指令包括以下中的至少一项：
读取指令、添加指令、查询指令、修改指令、统计指令、删除指令。
在一实施方式中，所述飞控获取多边形边界点的坐标并保存及保存各边界点与原点的距离；或，获取限飞多边形边界点的坐标并保存；或，获取多边形禁飞边界点的坐标并保存；或，获取圆形限飞区圆心的坐标并保存；或，获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。
在一实施方式中，所述飞控获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码；
检查飞行器是否解锁，若所述飞行器处于锁定状态则向飞控发送禁止解锁起飞的指令；
若所述飞行器处于未锁定状态，判断所述飞行器是否正在降落，若没有处于降落模式则获取所述飞行器在违反限制后响应模式的位掩码,否则输出告警信息并保持降落模式。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的技术方案，对飞行器地理围栏数据的处理包括数据的读取、添加、访问、查询、修改、删除、统计和识别等，另外提供冲突时的逻辑判断和响应机制，可以保证飞行器能够及时、高效、准确地处理飞行边界冲突，提高飞行的安全性，另外也可以提高飞控软件处理地理围栏数据的效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细地描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法的流程示意图；
图2是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，从地面站写入和储存地理围栏数据的流程示意图；
图3是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞控软件读取与判别地理围栏信息的流程示意图；
图4是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞行路径规划的目的地在围栏内且拒绝违反围栏限制的航点的流程示意图；
图5是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞行器起飞前对不同类型地理围栏的数据进行预检查的流程示意图；
图6是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞行器在飞行过程中对飞行器的实时位置进行检查的流程示意图；
图7是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞控在处理飞行器与地理围栏限制冲突时决策与响应处理的流程示意图；
图8是本申请实施例示出的地球相关坐标数据的示意图；
图9是本申请实施例示出的等腰梯形的示意图；
图10是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理系统的结构示意图；
图11是本申请实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请提供一种飞行器地理围栏数据处理方法，能更方便实现地理围栏数据的存储和处理，使得飞行器能够及时、高效、准确地处理飞行边界冲突，提高飞行的安全性。
图1是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法的流程示意图。
参见图1，该方法的流程包括：
S100：飞控接收地面站保存且上传的地理围栏数据。
地面站可以选择地理围栏数据进行保存并上传到飞控。该步骤在地面站或应用程序中选择需要添加的地理围栏数据并将数据保存，再从地面站上传到飞控。
对于飞行器地理围栏，根据形状与功能投影在平面上时可以划分为圆形限飞区、圆形禁飞区、多边形禁飞区和多边形限飞区。飞行器地理围栏的数据属性包括：序号、类型(禁飞区/限飞区)、形状(圆形/多边形)、圆心坐标、半径、边界点坐标、最低高度限制、最高高度限制、高度安全阈值、距离安全阈值等。
飞控接收的地面站上传的地理围栏数据，由地面站执行以下处理获得：由地面站根据选择的不同的地理围栏操作指令，得到各自对应的的地理围栏数据，其中地理围栏操作指令包括以下中的至少一项：读取指令、添加指令、查询指令、修改指令、统计指令、删除指令。
S200：读取地理围栏数据。
该步骤中，飞控读取地面站上传的各种类型的地理围栏数据。
该步骤飞控读取地理围栏数据，包括：飞控在执行初始化和检查索引步骤后，分别执行以下获取步骤：获取多边形边界点的坐标并保存及保存各边界点与原点的距离；或，获取限飞多边形边界点的坐标并保存；或，获取多边形禁飞边界点的坐标并保存；或，获取圆形限飞区圆心的坐标并保存；或，获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。
S300：根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断。
该步骤中，可以在飞行器起飞前，对不同类型地理围栏的数据进行预检查，包括：在确认飞行器启用地理围栏功能且加载地理围栏数据后，获取启用的地理围栏类型的位掩码并与圆形和多边形围栏位掩码进行按位与操作；对圆形围栏、高度围栏、多边形围栏进行预检查和验证高度阈值参数范围。
该步骤中，还可以将飞行器的目的地分别与限制高度围栏、圆形/多边形限飞区围栏、圆形/多边形禁飞区围栏进行比较检查；和/或，在确认飞行器启用地理围栏功能并处于飞行过程中，对限制高度围栏、圆形围栏和多边形围栏进行检查。
S400：根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理。
该步骤中，根据地理围栏功能逻辑的判断结果，飞控需要对不同的冲突状态进行处理并触发响应，避免飞行器超越飞行边界控制条件。
该步骤可以获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码；检查飞行器是否解锁，若飞行器处于锁定状态则向飞控发送禁止解锁起飞的指令；若飞行器处于未处于锁定状态，判断飞行器是否正在降落，若没有处于降落模式则获取飞行器在违反限制后响应模式的位掩码,否则输出告警信息并保持降落模式。
从该实施例可以看出，本申请的技术方案，对飞行器地理围栏数据的处理包括数据的读取、添加、访问、查询、修改、删除、统计和识别等，另外提供冲突时的逻辑判断和响应机制，可以保证飞行器能够及时、高效、准确地处理飞行边界冲突，提高飞行的安全性，另外也可以提高飞控软件处理地理围栏数据的效率。
图2是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，从地面站写入和储存地理围栏数据的流程示意图。
参见图2，该流程包括：
S101：选择地面站地理围栏操作指令。
S111：选择读取地理围栏指令(简称读取指令)，则进入步骤S121。
S112：选择添加地理围栏指令(简称添加指令)，则进入步骤S122。
S113：选择查询地理围栏指令(简称查询指令)，则进入步骤S123。
S114：选择修改地理围栏指令(简称修改指令)，则进入步骤S124。
S115：选择统计地理围栏指令(简称统计指令)，则进入步骤S125。
S116：选择删除地理围栏指令(简称删除指令)，则进入步骤S126。
S121：在地面站输出所有类型的地理围栏的数据信息，并绘制相应的可视化图形。
S122：选择添加的地理围栏类型(限飞区或禁飞区)及形状(圆形或多边形)，若为圆形则进入步骤S131，若为多边形则进入步骤S132。
S123：根据输入地理围栏的序号、形状和类型进行查询，进入步骤S133。
S124：输入需要修改的地理围栏的序号，若为圆形则进入步骤S134，若为多边形则进入步骤S135。
S125：输入统计需要的项目，例如可飞区、禁飞区、圆形或多边形地理围栏。
S126：选择或输入需要删除的地理围栏的序号。
S131：圆形地理围栏则要求输入类型、圆心经纬度和半径，若为限飞区则要求输入限制高度，反之不需要输入限制高度信息。
S132：多边形地理围栏则要求输入类型、多边形顶点数与各顶点的经纬度信息，若为限飞区则要求输入限制高度，反之不需要输入限制高度信息。
S133：输出满足要求的所有地理围栏的信息。
S134：圆形地理围栏支持修改其类型、半径、圆心坐标，最低高度限制和最高高度限制。
S135：多变形地理围栏支持修改其类型、边界点经纬度坐标，最低高度限制和最高高度限制。
S136：输出满足要求的所有地理围栏信息。
S137：将储存中符合要求的地理围栏信息删除。
S141：选择是否保存此次操作的内容，若不保存则进入步骤S142,否则进入步骤S151。
S142：直接退出对地理围栏的操作。
S151：将此次操作的内容全部保存到本地，并通过飞控与地面站链路将保存的地理围栏数据从地面站上传到飞控中。
S161：飞控读取新上传的数据并将上一次读取的数据予以更新，保存在存储器例如电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)中以方便读取。
图3是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞控读取与判别地理围栏信息的流程示意图。
先参见表1和表2：
如表1和表2所示是根据不同地理围栏的属性，例如最高高度限制、圆形地理围栏、多边形地理围栏、最低高度限制等，通过设置位掩码来表示和区分各形式的地理围栏。
字段 参数 数据类型
启用地理围栏 Enabled int8_t
自动启用围栏 AutoEnabled int8_t
保存已启用地理围栏位掩码 Enabled_fences int8_t
响应模式 Action int8_t
违反的地理围栏 FenceBreached uint8_t
最低限制高度 MaxAlt float
最高限制高度 MinAlt float
圆形围栏的半径 Radius float
高度安全阈值 MarginALt float
距离安全阈值 Margindis float
表1 地理围栏的属性
地理围栏类型 参数 数据类型 标志位
最高高度限制 FenceMaxAlt uint8_t 1
最低高度限制 FenceMinAlt uint8_t 2
圆形地理围栏 FenceCir uint8_t 4
多边形地理围栏 FencePol uint8_t 8
表2 地理围栏的类型
飞控通过飞控软件读取与判别地理围栏信息的方法如下所描述：
如果地理围栏已从储存中加载并且可供使用，则以多线程的方式加载，从储存中读取纬经度等信息，然后将给定点的纬经度，将点转换为到原点距离并保存。计算的方法如下：如图8，若地球的半径为R,O是地球球心，给定点A的纬经(lat1，lon1)和点B的纬经度坐标(lat2，lon2)。N是北极点，EF为赤道的一部分。如图9，ACBD是平面上的等腰梯形的四个顶点，C、D点的纬经度分别是(lat2，lon1)，(lat1，lon2)。角AOC的角度等于A点与C点的纬度差Δlat＝lat1-lat2。角EOF的角度等于E点和F点的经度差Δlon＝lon1-lon2。
弦AC和BD的长度是
Figure BDA0003461143880000091
弦EF的距离是
Figure BDA0003461143880000092
AD所在纬度的圆平面的半径是R·cos(lat1)。
AD的弦长为
Figure BDA0003461143880000093
弦CB的长度为
Figure BDA0003461143880000094
如图9，在一个等腰梯形中，AG是到CB的垂线，
Figure BDA0003461143880000095
Figure BDA0003461143880000096
GB的长度是
Figure BDA0003461143880000097
根据勾股定理得到：
Figure BDA0003461143880000098
因此代入公式得到：
Figure BDA0003461143880000101
进一步通过对上式开二次方可以计算出球面上两点AB的距离。
参见图3，飞控读取储存中的地理围栏的步骤包括：
S201：加载初始化，尝试加载储存的地理围栏数据。
S211：检查索引(索引提供指向存储在表的指定列中的数据值的指针)。检查索引是否存在的方法包括：尝试索引储存，成功则返回真；如果索引不存在，则读取储存并创建索引。
S231：获取飞行器起飞的原点，获取失败则输出告警信息“获取原点失败”并返回假。
为了提高获取各种地理围栏的相关数据的效率，可以采用多线程的方式加载数据，具体方法如下：
S241：获取多边形边界点的坐标并保存各边界点与原点的距离。该方法包括：遍历所有的地理围栏，计算多边形限飞区与禁飞区的全部边界点总数，再以总数大小来动态分配两个数组分别保存各边界点的经纬度和与原点的距离。若分配成功则释放堆空间，获取各边界点坐标与原点的距离。
S242：获取限飞多边形边界点的坐标并保存各边界点。该方法包括：获取多边形限飞区总数，再以总数大小来动态分配数组保存各边界点的经纬度。若分配成功则释放堆空间，通过步骤S241获取各边限飞区边界点坐标与原点的距离。
S243：获取多边形禁飞边界点的坐标并保存各边界点。该方法包括：获取多边形禁飞区总数，再以总数大小来动态分配数组保存各边界点的经纬度。若分配成功则释放堆空间，通过步骤S241获取各边禁飞区边界点坐标与原点的距离。
S244：获取圆形限飞区圆心的坐标并保存。该方法包括：获取圆形限飞区总数，再以总数大小来动态分配数组。若分配成功则释放堆空间，则读取圆心坐标，并计算与原点的距离，最后保存各圆心的经纬度、与原点的距离以及限飞区的半径。
S245：获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。该方法包括：获取圆形形禁飞区总数，再以总数大小来动态分配数组。若分配成功则释放堆空间，最后调用方法，获取并储存圆心的经纬度坐标、与原点的距离以及半径。
图4是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞行路径规划的目的地在围栏内且拒绝违反围栏限制的航点的流程示意图。
在飞行前的路径规划若选定的目的地(航点)须在围栏内，并拒绝违反围栏限制的航点，参见图4，包括：
S251：加载已保存的所有地理围栏信息。
S252：在地面站直接选择或输入规划的航路点或目的地。
S253：检查目的地是否在最高限制高度地理围栏之下，具体方法是：获取启用的地理围栏位掩码并与最大限制高度地理围栏的位掩码进行按位与操作，若结果为真则获取目的地的高度，反之返回假。判断目的地的高度是否大于限制高度，若大于则返回假。
S254：检查目的地是否在最低限制高度地理围栏之上，具体方法是：获取启用的地理围栏位掩码并与最小限制高度地理围栏的位掩码进行按位与操作，若结果为真则获取目的地的高度，反之返回假。判断目的地的高度是否小于限制高度，若小于则返回假。
S255：检查目的地是否在圆形/多边形限飞区地理围栏之内，具体方法是：获取启用的地理围栏位掩码并与圆形/多边形地理围栏的位掩码进行按位与操作，若结果为真则获取航点到圆心或多边形边界的距离，反之返回假。判断距离是否小于半径或到多边形边界的距离大于零，若不满足则返回假。
S256：检查目的地是否在圆形/多边形禁飞区地理围栏之外，具体方法是：获取启用的地理围栏位掩码并与圆形/多边形地理围栏的位掩码进行按位与操作，若结果为真则获取航点到圆心或多边形边界的距离，反之返回假。判断距离是否大于半径或到多边形边界的距离大于零，若不满足则返回假。
S257：如果选定目的地(航点)在围栏限制以内，则返回真，否则输出告警“航点无效”并返回假。
图5是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞行器起飞前对不同类型地理围栏的数据进行预检查的流程示意图。
参见图5，在飞行器起飞前，对不同类型地理围栏的数据进行预检查，其中包括：
S301：飞行器开机启动。
S302：判断飞行器是否启用地理围栏的功能，若没有启用则进入步骤S311,否则进入步骤S303。
考虑到飞控的飞控软件在读取地面站上传的地理围栏数据后，可以选择启用地理围栏、关闭地理围栏、仅启用最低高度限制等功能操作。
其中启用围栏方法：若启用地理围栏则最低高度限制围栏自动启用，否则各类型地理围栏按位或后，调用清除地理围栏的方法。
其中禁用最低高度限制的方法：地理围栏目前已启用，令其为假，再调用清除地理围栏的方法。
其中检查地理围栏是否存在的方法：首先获取启用的地理围栏类型的位掩码，然后与各类型的地理围栏位掩码按位与后取或运算，结果为真，则返回真，否则返回假。
S311：未启用地理围栏功能，返回真。
S303：判断是否加载地理围栏数据，若已加载则进入步骤S304,否则进入S312。
S312：启用地理围栏功能但未加载地理围栏数据，则输出告警“地理围栏无效”并返回假。
S304：检查飞行器当前没有违反任何限制，若违反则进入步骤S313,否则进入S305。
S313：输出“未在限飞区内或位于禁飞区”并返回假。
S305：获取启用的地理围栏类型的位掩码并与圆形和多边形地理围栏位掩码进行按位与操作，若有任意一种为真，则通过飞控软件计算并获取飞行器与起飞原点的距离，无法获取则输出“获取飞行器位置失败”并返回假。
S306：对圆形围栏、高度围栏、多边形围栏进行预检查和验证高度阈值参数范围。
对圆形围栏的预检查：若半径小于零，输出告警信息“无效半径”，并返回假；若半径大于距离阈值，输出告警信息“距离阈值非法”，并返回假。
对高度围栏的预检查：若最大高度小于最小高度，输出告警信息“限制高度无效”，并返回假。若最小高度小于-50米则输出输出告警信息“最低限制高度无效”，并返回假。若最大高度小于零则输出输出告警信息“最大限制高度无效”，并返回假。
验证高度阈值参数范围：若最大高度减去最小高度大于两倍的安全阈值，或阈值小于零，则输出告警信息“高度阈值无效”，并返回假。
对多边形围栏的预检查：若顶点数小于3，输出告警信息“多边形地理围栏无效”，并返回假。
S307：如果所有起飞前检查都成功完成，则返回真。
图6是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞行器在飞行过程中对飞行器的实时位置进行检查的流程示意图。
飞行器在飞行过程中需要对飞行器的实时位置进行检查，若有违反则返回其地理围栏的位掩码，参见图6，包括：
S321：初始化返回位掩码为零。
S322：若未启动地理围栏且飞行器起飞前并未自动启用任何地理围栏，或之前一次飞行并未启用任意地理围栏，则进入步骤S331，否则进入S323。
S331：返回位掩码为零。
S323：即使目前飞行器突破了地理围栏限制需要先调用清除飞行器违反的地理围栏类型的方法，清除此次记录。清除飞行器违反的地理围栏类型的方法：通过将该类型的地理围栏类型位掩码与突破围栏的位掩码进行按位或操作，最后将结果返回。
S324：对限制高度、圆形和多边形地理围栏进行检查。
最高限制高度围栏检查的方法：通过获取启用的围栏位掩码与最大限制高度围栏进行按位与比较，若结果为真则获取飞行器北东天坐标系下实时的高度，并判断是否大于最大高度限制与高度阈值之差，若小于则返回假，反之则记录最高限制高度的位掩码并返回真。
最低限制高度围栏检查的方法：通过获取启用的围栏位掩码与圆形围栏进行按位与比较，若结果为真则获取飞行器北东天坐标系下实时的高度，并判断是否大于最小高度限制与高度阈值之和，若大于则返回假，反之则记录最小限制高度的位掩码并返回真。
检查圆形围栏的方法：通过获取启用的围栏位掩码与圆形围栏进行按位与比较，若结果为真则获取飞行器实时的经纬度，并判断判断飞行器是否与圆形禁飞地理围栏冲突，若存在冲突则记录圆形围栏的位掩码并返回真。其中判断飞行器是否与圆形禁飞地理围栏冲突的方法：按照一定的周期频率获取飞行器的实时位置，计算飞行器与圆心的距离，再判断距离是否大于半径减去距离安全阈值，若小于则存在冲突。其中判断飞行器是否与圆形限飞地理围栏冲突的方法：按照一定的周期频率获取飞行器的实时位置，判断飞行器的高度是否在限制高度的高度安全阈值距离以内，若飞行器高度大于最大限制高度减去高度安全阈值或小于最小限制高度加上高度安全阈值则存在冲突；计算飞行器与圆心的距离，再判断距离是否小于半径减去距离安全阈值，若大于则存在冲突。
检查多边形围栏的方法：通过获取启用的围栏位掩码与多边形围栏进行按位与比较，若结果为真则获取飞行器实时的经纬度，并判断飞行器是否与多边形禁飞地理围栏冲突，若存在冲突则记录多边形围栏的位掩码并返回真。其中判断飞行器是否与多边形限飞地理围栏冲突的方法：按照一定的周期频率获取飞行器的实时位置，判断飞行器的高度是否在限制高度的高度安全阈值距离以内，若飞行器高度大于最大限制高度减去高度安全阈值距离或小于最小限制高度加上高度安全阈值距离则存在冲突；计算飞行器与多边形各边的距离，再判断距离是否小于距离安全阈值，若小于则存在冲突。其中判断飞行器是否与多边形禁飞地理围栏冲突的方法：按照一定的周期频率获取飞行器的实时位置，计算飞行器与多边形各边的距离，再判断距离是否大于距离安全阈值，若小于则存在冲突。
S325：判断是否存在任何的地理围栏限制被违反，若有则进入步骤S332，否则进入步骤S326。
S332：返回位掩码为零。
S326：将违反的地理围栏类型的位掩码返回。
图7是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理方法中，飞控在处理飞行器与地理围栏限制冲突时决策与响应处理的流程示意图。
参见图7，飞控在处理飞行器与地理围栏限制冲突时决策与响应的机制如下：
S401：检查违规并启用响应模式。
S411：检查是否有新的违反记录，如果没有则进入步骤S412,否则进入S421。
S412：清除上一次记录的违反地理围栏位掩码。
S421：获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码。
S431：检查飞行器是否解锁，若飞行器处于锁定状态则进入S432，否则进入S441。
S432：向飞控发送禁止解锁起飞的指令。
S441：判断飞行器是否正在降落但降落过程尚未结束，若没有处于降落模式则进入步骤S451,否则进入S442。
S442：不采取任何措施，输出告警信息“飞行器违反围栏限制，正在下降”并保持降落模式。
S451：获取飞行器在违反限制后响应模式的位掩码。
S461：判断飞行器违反地理围栏限制是否超过第一设定阈值例如50米，若没有超过50米则进入步骤S471,否则进入S462。
S462：飞行器切换到下降模式并保持到降落。
S471：飞行器进入刹车模式，进行自动将飞行器地速减到零。
S481：判断飞行器违反地理围栏限制是否超过第二设定阈值例如10米，若没有超过10米则进入步骤S471,否则进入S491。
S491：触发降落、返航或智能返航等模式。对于飞行器突破围栏后采取不同的响应措施，如告警、返航、着陆和刹车等也设置位掩码，如表3所示。
响应模式 参数 数据类型 标志位
告警 ActionAlert uint8_t 0
刹车 ActionBrake uint8_t 1
返航 ActionReturn uint8_t 2
降落 ActionLand uint8_t 3
表3 地理围栏的响应模式
在飞行器回到地理围栏的安全阈值范围内后，飞行模式才支持任意切换。同时飞行器在起飞前或降落后也会自动进行地理围栏功能启用或禁用操作。其中判断起飞自动启动地理围栏的方法：首先获取地理围栏的启用方式，若为启用地理围栏或仅启用最低高度限制，则调用启用地理围栏方法，否则地理围栏在其他起飞条件下不会自动启用。其中自动着陆完成时自动关闭地理围栏检查的方法：若飞行之前选择的是选择启用地理围栏，则调用启用围栏方法，输入假，令其不启用；若飞行之前选择仅启用最低高度限制则禁用最低高度限制，否则围栏在其他着陆条件下不会自动禁用。
从上述实施例可以看出，本申请的方案，能够满足飞控系统针对地理围栏功能运行的需求，包括数据的读取、添加、查询、修改、删除、统计和识别的方法以及冲突时的响应机制。本申请的方案能保证飞行器能够及时、高效的处理地理围栏的边界限制冲突，提高飞行的安全性。
需要说明的是，本申请针对方案中数据储存操作的功能可以单独集成一个功能单元，也可以集成在多个功能单元模块中，存储数据的储存器不局限于电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)中，其他的存储介质例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、Flash存储器、U盘、移动硬盘、磁碟和光碟均可替代，作为储存的介质。对于地理围栏功能流程中所给逻辑或数据、位掩码的设置方式等示例性质的说明，对于本领域里的工程技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理下，使用一些公知常识或惯用手段对本发明的内容做若干改进均在本发明的保护范围之内。
以上详细介绍了本申请的飞行器地理围栏数据处理方法，相应的，本申请还提供一种飞行器地理围栏数据处理系统。
图10是本申请实施例示出的飞行器地理围栏数据处理系统的结构示意图。
参见图10，一种飞行器地理围栏数据处理系统800，包括飞控900和地面站901：
飞控900，用于接收地面站901保存且上传的地理围栏数据；读取地理围栏数据；根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断；根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理；
地面站901，向获取地理围栏数据并上传给飞控900。
在一实施方式中，地面站901根据选择的不同的地理围栏操作指令，得到各自对应的的地理围栏数据，其中地理围栏操作指令包括以下中的至少一项：
读取指令、添加指令、查询指令、修改指令、统计指令、删除指令。
在一实施方式中，飞控900获取多边形边界点的坐标并保存及保存各边界点与原点的距离；或，获取限飞多边形边界点的坐标并保存；或，获取多边形禁飞边界点的坐标并保存；或，获取圆形限飞区圆心的坐标并保存；或，获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。
在一实施方式中，飞控900获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码；
检查飞行器是否解锁，若飞行器处于锁定状态则向飞控发送禁止解锁起飞的指令；
若飞行器处于未锁定状态，判断飞行器是否正在降落，若没有处于降落模式则获取飞行器在违反限制后响应模式的位掩码,否则输出告警信息并保持降落模式。
在一实施方式中，飞控900在飞行器起飞前，可以对不同类型地理围栏的数据进行预检查，其中包括：在确认飞行器启用地理围栏功能且加载地理围栏数据后，获取启用的地理围栏类型的位掩码并与圆形和多边形地理围栏位掩码进行按位与操作；对圆形围栏、高度围栏、多边形围栏进行预检查和验证高度阈值参数范围。
在一实施方式中，飞控900可以将飞行器的目的地分别与限制高度围栏、圆形/多边形限飞区围栏、圆形/多边形禁飞区围栏进行比较检查；和/或，在确认飞行器启用地理围栏功能并处于飞行过程中，对限制高度围栏、圆形围栏和多边形围栏进行检查。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块及单元执行操作的具体方式已经在有关该装置所对应的方法实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。
请参阅图11，电子设备500包括处理器510和存储器520。
处理器510可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，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、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器520可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(ROM)和永久存储装置。其中，ROM可以存储处理器510或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器520可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(例如DRAM，SRAM，SDRAM，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。存储器520上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器510处理时，可以使处理器510执行上文述及的方法中的部分或全部。
此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
或者，本申请还可以实施为一种计算机可读存储介质(或非暂时性机器可读存储介质或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)，当可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)被电子设备(或服务器等)的处理器执行时，使处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种飞行器地理围栏数据处理方法，其特征在于，包括：
飞控接收地面站保存且上传的地理围栏数据；
读取所述地理围栏数据；
根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断；
根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞控接收的地面站上传的地理围栏数据，由所述地面站执行以下处理获得：
由所述地面站根据选择的不同的地理围栏操作指令，得到各自对应的的地理围栏数据，其中所述地理围栏操作指令包括以下中的至少一项：
读取指令、添加指令、查询指令、修改指令、统计指令、删除指令。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读取所述地理围栏数据，包括：
所述飞控在执行初始化和检查索引步骤后，分别执行以下获取步骤：
获取多边形边界点的坐标并保存及保存各边界点与原点的距离；或，
获取限飞多边形边界点的坐标并保存；或，
获取多边形禁飞边界点的坐标并保存；或，
获取圆形限飞区圆心的坐标并保存；或，
获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据地理围栏数据进行识别检查，包括：
在飞行器起飞前，对不同类型地理围栏的数据进行预检查，其中包括：
在确认飞行器启用地理围栏功能且加载地理围栏数据后，获取启用的地理围栏类型的位掩码并与圆形和多边形围栏位掩码进行按位与操作；
对圆形围栏、高度围栏、多边形围栏进行预检查和验证高度阈值参数范围。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据地理围栏数据进行识别检查，包括：
将飞行器的目的地分别与限制高度围栏、圆形/多边形限飞区围栏、圆形/多边形禁飞区围栏进行比较检查；和/或，
在确认飞行器启用地理围栏功能并处于飞行过程中，对限制高度围栏、圆形围栏和多边形围栏进行检查。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理，包括：
获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码；
检查飞行器是否解锁，若所述飞行器处于锁定状态则向飞控发送禁止解锁起飞的指令；
若所述飞行器处于未锁定状态，判断所述飞行器是否正在降落，若没有处于降落模式则获取所述飞行器在违反限制后响应模式的位掩码,否则输出告警信息并保持降落模式。
7.一种飞行器地理围栏数据处理系统，其特征在于，包括飞控和地面站：
所述飞控，用于接收地面站保存且上传的地理围栏数据；读取所述地理围栏数据；根据地理围栏数据进行识别检查，根据检查结果进行冲突逻辑判断；根据冲突逻辑判断的结果，执行响应处理；
所述地面站，向所述获取地理围栏数据并上传给所述飞控。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：
所述地面站根据选择的不同的地理围栏操作指令，得到各自对应的的地理围栏数据，其中所述地理围栏操作指令包括以下中的至少一项：
读取指令、添加指令、查询指令、修改指令、统计指令、删除指令。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：
所述飞控获取多边形边界点的坐标并保存及保存各边界点与原点的距离；或，获取限飞多边形边界点的坐标并保存；或，获取多边形禁飞边界点的坐标并保存；或，获取圆形限飞区圆心的坐标并保存；或，获取圆形禁飞区圆心的坐标并保存。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：
所述飞控获取飞行器本次违反的地理围栏类型的位掩码；
检查飞行器是否解锁，若所述飞行器处于锁定状态则向飞控发送禁止解锁起飞的指令；
若所述飞行器处于未锁定状态，判断所述飞行器是否正在降落，若没有处于降落模式则获取所述飞行器在违反限制后响应模式的位掩码,否则输出告警信息并保持降落模式。
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