TW202324017A - 無人機及無人機降落方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種無人機及無人機降落方法。無人機包括定位裝置以及處理器。定位裝置用於產生無人機的當前座標。當處理器偵測到無人機的飛行狀態時，處理器自定位裝置取得當前座標。處理器依據當前座標、預設航線以及多個緊急降落座標，計算無人機從當前座標沿著預設航線移動至緊急降落座標的多個距離。處理器依據多個距離之中的最短距離得出目標緊急降落座標。處理器控制無人機沿著預設航線移動至目標緊急降落座標。

Description

無人機及無人機降落方法

本發明是有關於一種無人機降落技術，且特別是有關於用於緊急降落情況的一種無人機及無人機降落方法。

近年來，當無人機在飛行中發生緊急事故(例如，電力問題、外力影響等)，而導致無人機無法繼續飛行於預設航線時，無人機會自動飛行至緊急降落區(Emergency Landing Zone，ELZ)。

在現有的無人機降落方法中，當無人機發生緊急事故時，無人機會停止預設的飛行任務且直接前往直線距離最近的緊急降落區以進行降落。然而，若無人機與緊急降落區之間的直線路徑中有任何障礙物或禁航區，將導致無人機的損壞或造成人員的危險。

因此，一種可於緊急降落狀態中安全地降落至緊急降落區的無人機、無人機降落方法及其相關技術是目前無人機系統研發領域的重要課題之一。

本發明提供一種無人機及無人機降落方法，能沿著預設航線飛行至飛行距離最近的緊急降落區，以避免無人機於緊急降落狀態時碰撞到障礙物或飛行至禁航區中。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種無人機降落方法。無人機降落方法包括下列步驟。處理器偵測到無人機之飛行狀態，依據定位裝置取得無人機的當前座標。處理器依據當前座標、預設航線以及多個緊急降落座標來計算無人機從當前座標沿著預設航線移動至這些緊急降落座標的多個距離。處理器依據這些距離之中的最短距離得出目標緊急降落座標，其中目標緊急降落座標為對應最短距離的緊急降落座標。處理器控制無人機沿著預設航線移動至目標緊急降落座標。

在本發明的一實施例中，所述預設航線上標記有多個通過點，且多個通過點包括分別對應於緊急降落座標的多個緊急通過點。

在本發明的一實施例中，每一所述距離為無人機從當前座標沿著預設航線至對應的緊急通過點的飛行距離以及航線降落距離的和值，其中航線降落距離為每一所述緊急降落座標與對應的緊急通過點之間的距離。

在本發明的一實施例中，所述通過點包括預設航線的終點與原點。

在本發明的一實施例中，所述緊急降落座標更包括預設航線的終點座標與原點座標，且當目標緊急降落座標為終點座標時，其對應的緊急通過點為終點，當目標緊急降落座標為原點座標時，其對應的緊急通過點為原點。

本發明的無人機包括定位裝置以及處理器。定位裝置用於產生無人機的當前座標。處理器耦接定位裝置，其中處理器偵測到無人機之飛行狀態時，處理器自定位裝置取得當前座標；依據當前座標、預設航線以及多個緊急降落座標，處理器計算無人機從當前座標沿著預設航線移動至緊急降落座標的多個距離；依據多個距離之中的最短距離，處理器得出目標緊急降落座標，其中目標緊急降落座標為對應最短距離的緊急降落座標；處理器控制無人機沿著預設航線移動至目標緊急降落座標。

基於上述，本揭露可提供無人機最佳的緊急降落點，並讓無人機沿著預設航線先飛行到對應的緊急通過點，再飛往緊急降落座標。由於緊急通過點到緊急降落座標為單一路徑，因此可避免無人機飛往未知的路徑而導致遇到障礙物的問題，並改善無人機於緊急降落狀態的安全性。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

本發明提出一種無人機及無人機降落方法，其可透過任何具有計算功能的電子裝置來實現。為了使本發明之內容更為明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。

圖1是根據本發明一實施例所繪示的無人機的方塊圖。圖2是根據本發明一實施例所繪示的無人機降落方法的流程圖。必須了解的是，圖1與圖2的範例僅是為了方便說明，並不用以限制本發明。

請參照圖1，本實施例提供的一種無人機100包括處理器110以及定位裝置120。定位裝置120用以產生無人機100的當前座標，且處理器110耦接至定位裝置120。在另一實施例中，無人機100更包括儲存媒體130。儲存媒體130電連接處理器110，且儲存媒體130用以儲存對照表以及預設航線。其中，對照表包括多個緊急降落座標以及分別對應於多個緊急降落座標的多個緊急通過點。

處理器110例如為中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、圖像處理單元（Graphic Processing Unit，GPU）、物理處理單元（Physics Processing Unit，PPU）、可程式化之微處理器（Microprocessor）、嵌入式控制晶片、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）或其他類似裝置。

定位裝置120例如是全球定位系統（Global Positioning System，GPS）裝置，用以接收全球定位系統的全球定位信號，以對無人機100當前的座標位置進行定位。在本實施例中，定位裝置120可持續地發送所辨識的定位資訊（即，無人機100當前的座標位置）給處理器110。

儲存媒體130例如是任意型式的固定式或可移動式的隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合。在一實施例中，儲存媒體130用以儲存多個程式碼片段，而上述程式碼片段在被安裝後，由處理器110來執行，藉此來執行下述無人機100的移動路徑的控制方法。

在另一實施例中，無人機100更包括收發器(transceiver，未繪示)，電連接處理器110且用以發送資訊至地面站(未繪示)和接收來自地面站的資訊。上述資訊例如可包括飛行指令、對照表以及預設航線等資訊。在一實施例中，當地面站發送飛行指令給無人機100時，也會傳送預設航線與對照表給無人機100，上述預設航線包括多個通過點的座標位置以及通過點的通過順序，因此無人機100可根據各通過點的座標位置與通過順序取得預設的飛行路徑。收發器以無線或有線的方式傳輸及接收訊號。收發器例如是以藍牙（Bluetooth）、無線保真（Wi-Fi）、紫蜂（Zigbee）或其它無線方式傳輸及接收訊號。收發器例如包括傳輸器及接收器等硬體裝置，本發明不以此為限制。在另一實施例中，收發器還可以執行例如低噪聲放大（low noise amplifying，LNA）、阻抗匹配、混頻、上下變頻轉換、濾波、放大以及類似的操作。

請同時參照圖1及圖2，在步驟S210中，當處理器110偵測到無人機100之飛行狀態時，處理器110自定位裝置120取得無人機100的當前座標。在本實施例中，無人機100之飛行狀態具體為緊急降落狀態，而緊急降落狀態為無人機100遇到緊急事故時會自行啟動的狀態。緊急事故例如為無人機100的電量不足、訊號不穩、操作異常或遭受攻擊等情況。具體而言，處理器110偵測到無人機100的飛行狀態發生異常時，處理器110透過定位裝置120可即時獲得無人機100的當前座標。

在一實施例中，定位裝置120可經由定位裝置120本身來接收定位訊號。在另一實施例中，定位裝置120可電連接收發器(未繪示)，並經由收發器來接收定位訊號。定位裝置120可根據所接收的定位訊號以計算出當前的無人機100的座標位置。在一實施例中，定位裝置120可使用即時載波相位差分(Real Time Kinematic，RTK)技術，以獲得出無人機100的當前座標。另一方面，定位裝置120可例如透過基於到達時間（Time of Arrival， TOA）定位法、到達時間差定位法（Time Difference of Arrival，TDOA）以及接收信號強度指示（Received Signal Strength Indicator，RSSI）定位法等的至少其中之一來計算無人機100與定位點(如原點、終點、地面站等)之間的距離以取得無人機100的當前座標，然本案不應以此為限。上述的無人機定位方法為本領域人員熟知的技術手段，其他細節不贅述於此。

接著，在步驟S220中，處理器110依據當前座標、預設航線以及多個緊急降落座標計算無人機100從當前座標沿著預設航線移動至各個緊急降落座標的距離。具體而言，在儲存媒體130中可預先儲存無人機100的多個不同移動軌跡以作為預設航線，據此，處理器110可根據無人機100當前欲完成的任務的預設航線作為當前的預定路徑，且預設航線中的每一個位置可定義為平面座標或空間座標中的座標值。此外，在儲存媒體130中可預先設定每一預設航線的多個緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)。舉例來說，在無人機100進行任務場域規劃時，使用者或無人機100會建立至少一個緊急降落區(Emergency Landing Zone，ELZ)，且緊急降落區可定義為平面座標或空間座標中的座標值，即，本案的緊急降落座標。當無人機100發生緊急事故或是其他不可控的情況時，無人機100會自動飛行至緊急降落座標以避免人員或無人機100的損壞。

請參照圖3，圖3是根據本發明之一實施例所繪示的預設航線、緊急降落座標以及通過點的示意圖。具體而言，在無人機100的預設航線上標記有多個通過點(P1~P5)，且在多個通過點(P1~P5)之中包括分別對應於緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)的多個緊急通過點(P1、P4、P5)。在本實施例中，儲存媒體130用以儲存對照表以及預設航線。其中對照表包括緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)以及分別對應於緊急降落座標的緊急通過點(P1、P4、P5)。舉例來說，對照表可如下表(1)所示：

緊急降落座標	緊急通過點
EL1	P1
EL2	P4
EL3	P5

表(1) 如表(1)所示，本實施例中緊急降落座標EL1的對應緊急通過點為P1、緊急降落座標EL2的對應緊急通過點為P4，以及緊急降落座標EL3的對應緊急通過點為P5，本案不應以此為限。

值得注意的是，無人機100從當前座標沿著預設航線移動至緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)的距離為無人機100從當前座標沿著預設航線至對應的緊急通過點(P1、P4、P5)的飛行距離以及航線降落距離的和值。在一實施例中，航線降落距離為每一緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)與對應的緊急通過點(P1、P4、P5)之間沿著預設航線的距離。在另一實施例中，航線降落距離為每一緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)與對應的緊急通過點(P1、P4、P5)之間的直線距離。舉例來說，在本實施例中的航線降落距離為無人機100從緊急通過點P1飛行至緊急降落座標EL1的距離、從緊急通過點P4飛行至緊急降落座標EL2的距離或是從緊急通過點P5飛行至緊急降落座標EL3的距離。在本實施例中，無人機100從緊急通過點(P1、P4、P5)飛行至緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)的航線降落路徑可預先儲存於儲存媒體130中，以確保無人機100飛行至緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)的路徑為單一路徑，在降落的過程中不會遇到障礙物。

請參照圖1至圖3，當無人機100的飛行狀態發生異常時，處理器110透過定位裝置120取得無人機100的當前座標。接著，無人機100計算當前座標與緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)沿著預設航線的距離。

舉例來說，如圖3所示，無人機100當前位於預設航線上的通過點P2與通過點P3之間。處理器110計算出無人機100的當前座標與緊急降落座標EL1的距離為1300公尺，且這1300公尺為無人機100沿著預設航線經過通過點P2和緊急通過點P1再飛行至緊急降落座標EL1的距離。並且，處理器110計算出無人機100的當前座標與緊急降落座標EL2的距離為800公尺，且這800公尺為無人機100沿著預設航線經過通過點P3和緊急通過點P4再飛行至緊急降落座標EL2的距離。再者，處理器110計算出無人機100的當前座標與緊急降落座標EL3的距離為1500公尺，且這1500公尺為無人機100沿著預設航線經過通過點P3、通過點P4以及緊急通過點P5再飛行至緊急降落座標EL3的距離。

接著，在步驟S230中，處理器110依據上述多個距離之中的最短距離，得出目標緊急降落座標，其中目標緊急降落座標為對應最短距離的緊急降落座標。由上述實施例中，處理器110得出多個當前座標至緊急降落座標(EL1、EL2、EL3)的距離(例如，1300公尺、800公尺、1500公尺)中，無人機100沿著預設航線飛行至緊急降落座標EL2為最短距離。因此，在本實施例中，處理器110得出目標緊急降落座標為對應最短距離(本實施例中的800公尺)的緊急降落座標EL2。

在另一實施例中，通過點更包括預設航線的終點P6與原點H，且緊急降落座標更包括預設航線的終點座標與原點座標。其中終點座標為終點P6的座標值，且原點座標為原點H的座標值。圖4是根據本發明之另一實施例所繪示的預設航線、緊急降落座標以及通過點的示意圖。在本實施例中，當處理器110計算出目標緊急降落座標為終點座標時，對應的緊急通過點以及目標緊急降落座標即為終點P6。並且，當處理器110計算出目標緊急降落座標為原點座標時，對應的緊急通過點以及目標緊急降落座標即為原點H。請參閱下表(2)，下表(2)為包括緊急降落座標(H、EL1、EL2、EL3、P6)以及對應於緊急降落座標的緊急通過點(H、P1、P4、P5、P6)的對照表。表(2)所示如下：

緊急降落座標	緊急通過點
H	H
EL1	P1
EL2	P4
EL3	P5
P6	P6

表(2) 請參照圖4，舉例來說，無人機100當前位於預設航線上的通過點P5與終點P6之間。相較於無人機100的當前座標沿著預設航線至緊急降落座標EL1、EL2、EL3與原點H的距離，無人機100的當前座標沿著預設航線至終點P6的距離為最短距離，因此處理器110計算出本實施例中目標緊急降落座標為終點P6的座標。

接著，在步驟S240中，處理器110控制無人機100沿著預設航線移動至目標緊急降落座標。如圖3所示，透過本發明的無人機100降落方法可以改善與避免現有無人機系統依照直線最短距離判斷出緊急降落地點為緊急降落座標EL3之後，無人機100於飛行至緊急降落座標EL3的航程中撞到障礙物O，導致無人機100毀損的情況發生。

綜上所述，本發明的無人機及無人機降落方法可使無人機根據預設航線安全地飛行至緊急降落座標、原點或終點處。在本發明中，處理器所計算的距離為沿著預設航線的路徑距離，以確保無人機在飛行的過程中不會撞到障礙物或飛行至禁航區，進而達到不論於一般飛行狀態或緊急飛行狀態，無人機皆根據預設航線安全地航行。基此，確保無人機飛行與降落過程中的安全性與穩定性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100:無人機 110:處理器 120:定位裝置 130:儲存媒體 EL1、EL2、EL3:緊急降落座標 P1、P2、P3、P4、P5:通過點 H:原點 P6:終點 S210~S240:步驟 O:障礙物。

圖1是根據本發明一實施例所繪示的無人機的方塊圖。 圖2是根據本發明一實施例所繪示的無人機降落方法的流程圖。 圖3是根據本發明之一實施例所繪示的預設航線、緊急降落座標以及通過點的示意圖。 圖4是根據本發明之另一實施例所繪示的預設航線、緊急降落座標以及通過點的示意圖。

S210~S240:步驟

Claims (11)

1. 一種無人機降落方法，包括： 偵測到一無人機之飛行狀態，依據一定位裝置取得該無人機的一當前座標； 依據該當前座標、一預設航線以及多個緊急降落座標來計算該無人機從該當前座標沿著該預設航線移動至該些緊急降落座標的多個距離； 依據該些距離之中的一最短距離得出一目標緊急降落座標，其中該目標緊急降落座標為對應該最短距離的該緊急降落座標；以及 控制該無人機沿著該預設航線移動至該目標緊急降落座標。
2. 如請求項1所述的無人機降落方法，其中該預設航線上標記有多個通過點，且該些通過點包括分別對應於該些緊急降落座標的多個緊急通過點。
3. 如請求項2所述的無人機降落方法，其中每一該些距離為該無人機從該當前座標沿著該預設航線至對應的該緊急通過點的飛行距離以及一航線降落距離的和值，其中該航線降落距離為每一該些緊急降落座標與對應的該緊急通過點之間的距離。
4. 如請求項2所述的無人機降落方法，其中該些通過點包括該預設航線的一終點與一原點。
5. 如請求項4所述的無人機降落方法，其中該些緊急降落座標更包括該預設航線的一終點座標與一原點座標，且當該目標緊急降落座標為該終點座標時，其對應的緊急通過點為該終點，當該目標緊急降落座標為該原點座標時，其對應的緊急通過點為該原點。
6. 一種無人機，包括： 一定位裝置，用於產生該無人機的一當前座標；以及 一處理器，耦接該定位裝置，其中 該處理器偵測到該無人機之飛行狀態時，該處理器自該定位裝置取得該當前座標； 依據該當前座標、一預設航線以及多個緊急降落座標，該處理器計算該無人機從該當前座標沿著該預設航線移動至該些緊急降落座標的多個距離； 依據該些距離之中的一最短距離，該處理器得出一目標緊急降落座標，其中該目標緊急降落座標為對應該最短距離的該緊急降落座標；以及 該處理器控制該無人機沿著該預設航線移動至該目標緊急降落座標。
7. 如請求項6所述的無人機，其中該預設航線上標記有多個通過點 ，且該些通過點包括分別對應於該些緊急降落座標的多個緊急通過點。
8. 如請求項7所述的無人機，其中每一該些距離為該無人機從該當前座標沿著該預設航線至對應的該緊急通過點的飛行距離以及一航線降落距離的和值，其中該航線降落距離為每一該些緊急降落座標與對應的該緊急通過點之間的距離。
9. 如請求項7所述的無人機，其中該些通過點包括該預設航線的一終點與一原點。
10. 如請求項9所述的無人機，其中該些緊急降落座標更包括該預設航線的一終點座標與一原點座標，且當該目標緊急降落座標為該終點座標時，其對應的緊急通過點為該終點，當該目標緊急降落座標為該原點座標時，其對應的緊急通過點為該原點。
11. 如請求項7所述的無人機，更包括一儲存媒體，連接該處理器，該儲存媒體用以儲存一對照表以及該預設航線，其中該對照表包括該些緊急降落座標以及分別對應於該些緊急降落座標的該些緊急通過點。

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