TWI763105B - 無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統，其包括無人載具、無線通訊系統及障礙物感測模組，將其中一架無人載具設定為長機，其餘設定為僚機。規劃出一初始飛行路徑，令長機做出初始飛行任務，執行初始飛行任務時則開啟障礙物感測模組，當出現障礙物時則記錄座標資料及高度資料，並依修正初始飛行路徑為正式的飛行路徑，依據飛行路徑與隊形編排需求而計算出長機及各僚機專屬飛行路徑的飛行路徑參數。長機透過無線通訊系統將飛行路徑參數的控制指令傳輸至各無人載具，使每一無人載具按照各自的飛行路徑參數進行群飛任務，俾能藉由飛行路徑學習、障礙感測迴避等機能設置，以讓多台無人載具執行智慧群飛任務，進而達到環境數據檢測、特定區域巡邏偵查、國土保育、急難搜救、氣象觀測以及通訊中繼等任務需求。
Description
本發明係有關一種無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統，尤指一種可讓多台無人載具執行智慧群飛任務而達到多種任務的無人載具智慧群飛路徑控制技術。
依據所知，無人載具的應用層面確實非常廣泛，應用層面包括環境數據的檢測、特定區域的巡邏或偵查、國土保育、急難搜救、氣象觀測和通訊中繼等任務。然而，電池續航力為目前無人載具應用的瓶頸之一，現有的無人載具需在一定的時間內返回補給站以更換電池或充電。再者，無人載具主要以Wi-Fi遙控來控制，續航力也偏短、僅約20~30分鐘的電力，導致無人載具商業的應用受到限制，因此，無人載具目前仍有許多技術瓶頸有待突破，於此，方能拓展更多的商業應用服務。
由上述得知，無人載具續航力的關鍵在於電力供應，因此，如何讓無人載具在執行任務後能自動回到地面站充電，以解決無人載具的電力續航充電問題，因而成為相關技術領域業者所亟欲解決與挑戰的技術課題，若能克服自動化進場降落及電力續航充電等問題，那麼無人載具的潛在應用價值也會愈多，故而得以無人載具來取代危險、耗時又費力的工作，例如利用無人載具進行土石流監控、橋梁檢查和安全巡視等工作，進而節省人力時間，掌握動態狀況。
再者，無人載具群飛控制相關技術的代表性專利如新型第M593114號『無人機群飛指揮系統』所示，該專利包括複數無人機，每一無人機內建有第一無線通訊模組、控制模組、記憶模組及飛行模組，控制模組內建模式通訊協定，該模式通訊協定至少包含位址模式、飛控模式及一電子通訊裝置，具有一第二無線通訊模組，係與第一無線通訊模組相互適配，用以與各無人機溝通連結，透過星狀無線通訊形式傳送給各無人機內之控制模組至少一飛行命令，該飛行命令係儲存至記憶模組中，各該無人機接收到飛行命令後加以解碼，取得無人機對應位址之飛控資料，並獲取飛控資料中的計時器時間。該專利雖然可以根據飛控資料而實現無人機的群飛舞步表演的功能；惟該專利並無飛行路徑學習及障礙感測迴避等機能設置，以致無法讓多台無人載具執行如環境數據的檢測、特定區域的巡邏或偵查、國土保育、急難搜救、氣象觀測和通訊中繼等任務需求的智慧群飛任務，因而造成應用上的不便與困擾的情事產生。
有鑑於此，該專利的群飛控制技術確實未臻完善，仍有再改善的必要性，而且基於相關產業的迫切需求之下，本發明人等乃經不斷的努力研發之下，終於研發出一套有別於上述習知技術的本發明。
本發明第一目的在於提供一種無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統，主要是藉由飛行路徑學習、障礙感測迴避等機能設置，以讓多台無人載具執行智慧群飛任務，進而達到環境數據檢測、特定區域巡邏偵查、國土保育、急難搜救、氣象觀測以及通訊中繼等任務需求。達成第一目的採用之技術手段，係包括無人機、無線通訊系統及障礙物感測模組，將其中一架無人機設定為長機，其餘該設定為僚機。規劃出自第一起
點飛抵至第一定位點及自第一定位點返回第一起點的初始飛行路徑。令長機做出初始飛行任務，執行初始飛行任務時則開啟障礙物感測模組，當出現障礙物時則記錄座標資料及高度資料，並依修正初始飛行路徑為正式的飛行路徑，依據飛行路徑與隊形編排需求而計算出長機及各僚機專屬飛行路徑的飛行路徑參數。長機透過無線通訊系統將飛行路徑參數的控制指令傳輸至各無人機，使每一無人機按照各自的飛行路徑參數進行群飛任務。
本發明第二目的在於提供一種針對進場降落之無人載具進行短距精確定位至充電目標的無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統統。達成本發明第二目的採用之技術手段，係係包括無人機、無線通訊系統及障礙物感測模組，將其中一架無人機設定為長機，其餘該設定為僚機。規劃出自第一起點飛抵至第一定位點及自第一定位點返回第一起點的初始飛行路徑。令長機做出初始飛行任務，執行初始飛行任務時則開啟障礙物感測模組，當出現障礙物時則記錄座標資料及高度資料，並依修正初始飛行路徑為正式的飛行路徑，依據飛行路徑與隊形編排需求而計算出長機及各僚機專屬飛行路徑的飛行路徑參數。長機透過無線通訊系統將飛行路徑參數的控制指令傳輸至各無人機，使每一無人機按照各自的飛行路徑參數進行群飛任務。其中該地面站設置包括複數作為各該第二起點以作為各該無人載具的起降平台及一第一影像擷取裝置；每一該平台設有一用以對各該無人載具各自之一電源裝置進行充電的供電裝置，每一該平台皆設定有一座標參數資料；該第一影像擷取裝置可對該地面站進行連續性的影像擷取，以成像為複數幀地面影像；該資訊處理單元用以對當前擷取之該地面影像進行影像辨識處理，以影像辨識出該地面站之各該平台的空位/佔位資訊，當各該無人載具進入該地面站準備降落充電時，該資訊處理單元則將其中至少一空位之該平台的該座標參數資料透過該無線通訊系統傳輸至各該無人載具的該控制模組而產生相應的飛行降落路徑，
當各該無人載具依據該飛行降落路徑而抵達空位該平台時，該電源裝置則電性接合該供電裝置，以對該電源裝置進行充電。
本發明第三目的在於提供一種應用無人載具進行坡地土石分水嶺影像辨識及植生基材噴植利用的無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統。達成本發明第三目的採用之技術手段，係係包括無人機、無線通訊系統及障礙物感測模組，將其中一架無人機設定為長機，其餘該設定為僚機。規劃出自第一起點飛抵至第一定位點及自第一定位點返回第一起點的初始飛行路徑。令長機做出初始飛行任務，執行初始飛行任務時則開啟障礙物感測模組，當出現障礙物時則記錄座標資料及高度資料，並依修正初始飛行路徑為正式的飛行路徑，依據飛行路徑與隊形編排需求而計算出長機及各僚機專屬飛行路徑的飛行路徑參數。長機透過無線通訊系統將飛行路徑參數的控制指令傳輸至各無人機，使每一無人機按照各自的飛行路徑參數進行群飛任務。其中，該資訊處理單元包含一影像辨識模組，該長機裝設有一第二影像擷取裝置；該長機及各該僚機皆裝設有一可供噴灑植生基材的噴植裝置；當該長機飛抵至一作為各該第二定位點的一坡地時，則以該第二影像擷取裝置對該坡地進行影像擷取而成像為至少一張坡地影像，並透過該無線通訊系統將該坡地影像傳輸至該資訊處理單元，再以該影像處理模組將該坡地影像轉換為灰階影像，該影像處理模組可對該灰階影像進行一分水嶺演算法的運算，以將該灰階影像切割為由複數分水嶺邊緣線所劃分的複數區塊影像，並得到該複數區塊影像各自的起伏落差分佈資訊，再控制各該無人載具依據各自之該專屬飛行路徑而依序飛過或暫時停置在對應該灰階影像之該複數區塊影像的各區域，並依據所有該區塊影像之各該起伏落差分佈資訊而驅動各該噴植裝置，以決定與之對應的該坡地的各區域之該植生基材的噴灑量。
10:無人載具
10a:長機
10b:僚機
11:控制模組
12:記憶模組
13:電源裝置
14:升降抵桿
140:長槽
15:導電配接組件
16:第一反射式光偵測器
17:第二反射式光偵測器
18:第三反射式光偵測器
19:噴植裝置
20:無線通訊系統
30:障礙物感測模組
40:資訊處理單元
41:影像辨識模組
42:影像特徵資料庫
43:區塊參數資料庫
44:影像處理模組
50:平台
51:影像擷取裝置
52:供電裝置
53:吸光層
54:反光層
55:導電插接組件
60:第二影像擷取裝置
70:障礙物
O1:第一起點
O2:第一中繼點
O3:第一定位點
L1:初始飛行路徑
O4:第二起點
O5:第二中繼點
O6:第二定位點
ob:充電目標
L2:修正飛行路徑
L3:專屬飛行路徑
圖1係本發明飛行路徑規劃與修正的實施示意圖。
圖2係本發明無人載具沿著飛行路徑群飛的實施示意圖。
圖3係本發明多架無人載具降落平台充電目標的定位實施示意圖。
圖4係本發明無人載具降落平台的俯視示意圖。
圖5係本發明無人載具即將降落平台的部分剖視實施示意圖。
圖6係本發明對坡地進行分水嶺演算的實施示意圖。
圖7係本發明經分水嶺演算的灰階值分佈實施示意圖。
圖8係本發明多架無人載具對坡地噴植實施的示意圖。
圖9係本發明具體架構的功能方塊示意圖。
圖10係本發明另一種具體架構的功能方塊示意圖。
為讓 貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：
請配合參看圖1~2及圖10所示，為達成本發明第一目的之第一實施例，係包括下列步驟：
(a)準備步驟，提供複數無人載具10、一無線通訊系統20、一障礙物感測模組30及一資訊處理單元40；其中，該複數無人載具10各自包含一控制模組11，該複數無人載具10之間係透過無線通訊系統20形成訊號連通。具體的，該無線通訊系統20可以是分別設於各無人載具10及資訊處理單元40的3G/4G/5G行動通訊模組與3G/4G/5G行動通訊網路的組合；但不以此為限。
(b)無人載具10模式設定步驟，係使用資訊處理單元40將其中一架無人載具10設定為長機10a，並將其餘無人載具10設定為僚機10b，再將障礙物感測模組30設於長機10a上。
(c)飛行路徑設定步驟，使用資訊處理單元40規劃出一自一第一起點O1經過至少一第一中繼點而O2飛抵至一第一定位點O3，及自第一定位點O3經過至少一第一中繼點O2而返回第一起點O1的初始飛行路徑L1。
(e)飛行路徑勘查步驟，係令長機10a以遙控或自動導航方式沿著初始飛行路徑L1而做出路徑勘查的初始飛行任務。
(f)飛行路徑修正步驟，執行初始飛行任務時，該長機10a則開啟障礙物感測模組30(如距離感測器；或是雙鏡頭影像測距模組與影像辨識技術的組合；但不以此為限)，以感測於初始飛行任務的飛行過程是否出現障礙物70，當初始飛行路徑出現障礙物70時，則記錄出現障礙物70的座標資料及高度資料，並將座標資料及高度資料透過無線通訊系統20傳輸至資訊處理單元40，再依據所接收之座標資料及高度資料而修正初始飛行路徑為修正飛行路徑L2。
(g)隊形編排步驟，將長機10a及每一僚機10b設定一專屬辨識功能的識別碼，並依據所設定之識別碼、飛行路徑L2及隊形編排需求而計算出長機10a及每一僚機10b專屬飛行路徑L3的飛行路徑參數。
(h)群飛控制步驟，該資訊處理單元40將長機10a及每一僚機10b專屬飛行路徑的該飛行路徑參數輸出至長機10a，該長機10a透過無線通訊系統20將包含飛行路徑參數的控制指令無線傳輸至每一無人載具10中；或是起飛前將即時飛行路徑參數預先傳輸至每一僚機10b中，經各僚機10b的控制模組11接收或解讀後儲存於各自的記憶模組12中，使每一僚機10b可以按照各自的飛行路徑參數進行所需的群飛任務。
承上所述，如圖2所示，該長機10a係沿著經修正後的修正飛行路徑L2飛行，亦可將修正飛行路徑L2視為蟻群演算法的費洛蒙路徑；至於某些僚機10b的專屬飛行路徑L3可以與修正飛行路徑L2重疊，但是與長機10a通過的路徑具有時間差；亦即，該僚機10b與長機10a保持適當的間隔距離；另一些僚機10b的專屬飛行路徑L3可以與修正飛行路徑L2保持適當間隔距離而平行，至於與修正飛行路徑L2平行的專屬飛行路徑L3可以是複數道的排列形態，具體的呈現如圖2所示；或是以修正飛行路徑L2為主軸排列成三角隊形；或其他所需要的隊形；亦可於抵達定位點後再改變隊形，以實現所需任務需求之目的。
另外，如圖1所示，依據障礙物70所處位置而將初始飛行路徑L1中數個第一中繼點O2的座標資料及高度資料進行，圖1所示之第一中繼點O2"代表原本第一中繼點O2的座標資料及高度資料皆已經修正及儲存，於是即可得到作為飛行路徑主軸的修正飛行路徑L2。
此外，本發明更包含一斷鏈路徑重新規劃步驟，於群飛任務中且當其中至少一僚機10b無法接收到控制指令時(即無線通訊中斷)，則以記憶模組12內建的飛行路徑參數導引至少一僚機10b繼續進行所設定的群飛任務，直到重新接收到控制指令為止。
如圖10所示之資訊處理單元40係位於地面站，於隊形編排步驟中，該資訊處理單元40係以內建的蟻群演算法而計算出每一僚機10b專屬飛行路徑L3的飛行路徑參數，該資訊處理單元40透過無線通訊系統20與複數無人載具10訊號連通。具體的，各專屬飛行路徑L3係自各自第二起點O4經過至少一第二中繼點O5而飛抵至第二定位點O6，及自第二定位點O6經過至少一第二中繼點O5而返回第二起點O4。具體的，該飛行路徑參數係包含識別碼、高度參數、座標參數、速度以及時間參數等航行參數，並將其記錄於各自的記憶模組12中。
請配合參看圖3~5及圖9所示，為達成本發明第二目的之第二實施例，本實施例除了包括上述第一實施例之整體技術特徵之外，該地面站設置包括有複數作為各第二起點O3以作為各無人載具10的起降平台50及一第一影像擷取裝置51。每一平台50皆設有一用以對各無人載具10各自之電源裝置13進行充電的供電裝置52，每一平台50皆設定有一座標參數資料，該第一影像擷取裝置51可對地面站進行連續性的影像擷取，以成像為複數幀地面影像。該資訊處理單元40用以對當前擷取之地面影像進行影像辨識處理，以影像辨識出地面站之各平台50的空位/佔位資訊，當各無人載具10進入地面站準備降落充電時，該資訊處理單元40則將其中至少一空位之平台50的座標參數資料透過無線通訊系統20傳輸至各無人載具10的控制模組11而產生相應的飛行降落路徑，當無人載具10依據飛行降落路徑而抵達空位平台50時，該電源裝置13則電性接合供電裝置52，以對電源裝置13進行充電。
如圖9所示，該資訊處理單元40包含一影像辨識模組41，該影像辨識模組41建立有一影像特徵資料庫42，該影像特徵資料庫42設定包含一地面站清空無人載具10的背景影像；該資訊處理單元40用以將當前擷取之地面影像影像處理為包含有至少一無人載具影像的前景影像，並將前景影像代入一影像定位法中，以計算出各平50台的空位/佔位資訊。
繼而，該影像定位法包含一區塊參數資料庫43，該區塊參數資料庫43設定有複數呈框格排列的區塊，每一區塊各自設定有至少一座標參數資料，該影像辨識模組41輸入當前之地面影像後進行影像辨識處理，以計算出前景影像的重心位置，再將前景影像的重心位置代入區塊參數資料庫中，以解讀出重心位置所處區塊的座標參數資料而產生相應的座標位置訊息，進而陸續計算出各平台50的空位/佔位資訊；當影像辨識模組41輸入下一幀該地面影像時，則重覆影像定位法之步驟，以得到下一幀
前景影像的重心位置的座標位置訊息，當前後二幀前景影像的重心位置不變時，該影像辨識模組41則判定與重心位置對應的平台50係呈佔位狀態；當前後二幀前景影像的重心位置不同時，該影像辨識模組41則判定前景影像的重心位置為準備降落平台50的無人載具10，該資訊處理單元40則將其中一個空位之平台50的座標參數資料透過無線通訊系統20傳輸至控制模組11，以導引無人載具10飛抵至空位平台50進行充電。
更具體的，如圖3~4所示之每一平台50皆設有一略呈十字型的吸光層53，該平台50其餘部分則為反光層54，每一無人載具10皆設有依序由左至右橫向排列的一第一反射式光偵測器16、一第二反射式光偵測器17及一第三反射式光偵測器18。該無人載具10抵達空位平台50的預定高度時，該第一反射式光偵測器16、第二反射式光偵測器17及第三反射式光偵測器18則對平台50同時發射光訊號，當第一反射式光偵測器16及第三反射式光偵測器18接收到反射之光訊號時，該控制模組11則控制無人載具10繼續低飛地緩慢前進；當第一反射式光偵測器16、第二反射式光偵測器17及第三反射式光偵測器18皆無接收到反射之光訊號時，則代表無人載具10已抵達定位至充電目標ob，該飛行控制模組11則控制無人載具10垂直降落至平台50，而且平台50凸設有二位於吸光層53二側且與供電裝置52電性連接而具伸縮彈性的導電插接組件55，該無人載具10設有二平行並置的升降抵桿14，該二升降抵桿14凹設有沿著其長度方向延伸的長槽140，該二長槽140設置二與電源裝置13電性連接的導電配接組件15。該無人載具10抵達至充電目標ob時，該二導電插接組件55則抵住二導電配接組件15，藉由導電接合使供電裝置52可對電源裝置13進行供電。
請配合參看圖6~8及圖10所示，為達成本發明第三目的之第三實施例，本實施例除了包括上述第一實施例之整體技術特徵之
外，該資訊處理單元40包含一影像處理模組44，該長機10a裝設有一第二影像擷取裝置60；該長機10a及各僚機10b皆裝設有一可供噴灑植生基材的噴植裝置19；當長機10a飛抵至一作為各第二定位點O3的坡地時，則以第二影像擷取裝置60對坡地進行影像擷取而成像為至少一張坡地影像，並透過無線通訊系統20將坡地影像傳輸至資訊處理單元40，再以影像處理模組44將坡地影像轉換為灰階影像，該影像處理模組44可對灰階影像進行一分水嶺演算法的運算，以將灰階影像切割為由複數分水嶺邊緣線所劃分的複數區塊影像，並得到複數區塊影像各自的起伏落差分佈資訊，再控制各無人載具10依據各自之專屬飛行路徑L3而依序飛過或暫時停置在對應灰階影像之複數區塊影像的各區域，並依據所有區塊影像之各起伏落差分佈資訊而驅動各噴植裝置19，以決定與之對應的坡地的各區域之植生基材的噴灑量。
承上所述，該影像處理模組44執行分水嶺演算法時，係將灰階影像之灰階最小值求出，以求得複數波谷，再由每二相鄰波谷的高點稜線設定為用以劃分出不同區塊影像的分水嶺邊緣線，並利用相鄰區塊影像的色彩差值作為閥值標準，當每二相鄰區塊影像之間的色彩差值小於預設閥值時，則將二相鄰之該區塊影像合併。
本發明主要是提出一種以蟻群演算法規畫多台無人載具10進行智慧群飛路徑規劃，並具備自動導航輔助降落功能以達到讓無人載具10不間斷地執行各項任務之目的。本發明提出一種編隊飛行任務安排規劃方式，適於多組無人載具10同時執行不同任務，系統中包括一長機10a、多組僚機10b、首飛費洛蒙路徑規劃、閃避障礙僚機變動飛行路徑機制、回歸航線費洛蒙路徑規劃以及斷鏈路徑重新規劃。首飛長機10a由起飛平台50
升空，建立飛行空間偵測與交付僚機10b隊型任務安排，僚機10b完成隊型任務接收並同時升空依循長機所留費洛蒙座標位置進入隊形編排，變動隊形時由長機10a交付變動路線給付僚機10b，僚機10b啟動斷鏈路徑重新規劃與閃避障礙僚機變動飛行路徑機制完成變換飛行任務。
本發明提出一種智慧群飛路徑規劃機制，適於多個無人載具10群體飛行。此智慧群飛路徑規劃包括單組無人載具10長機10a，多組無人載具10僚機10b組合，依長機10a安排各僚機10b任務，各僚機10b依任務安排至定位位置。無人載具10智慧群飛路徑規劃可針對多個無人載具10進行任務路徑規劃，各僚機10b皆具備斷鏈路徑重新規劃與閃避障礙僚機變動飛行路徑機制，將無人載具10智慧群飛路徑規劃模式落實於各台無人載具10，並藉由蟻群演算法對無人載具10進行位置安排與路徑修正並進行定位，對長距離運送或是遠距離國土量測與偵查助益良多。
經由上述具體實施例的說明，本發明確實具有下列所述的特點：
1.本發明確實可以藉由飛行路徑學習、障礙感測迴避等機能設置，以讓多台無人載具執行智慧群飛任務，進而達到環境數據檢測、特定區域巡邏偵查、國土保育、急難搜救、氣象觀測以及通訊中繼等任務需求。
2.本發明確實是一種可以針對進場降落之無人載具進行短距精確定位至充電目標的無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統。
3.本發明確實是一種應用無人載具進行坡地土石分水嶺影像辨識及植生基材噴植利用的無人載具之智慧群飛路徑規劃方法及系統。
以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其
他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。
10:無人載具
10a:長機
70:障礙物
O1:第一起點
O2:第一中繼點
O3:第一定位點
L1:初始飛行路徑
L2:修正飛行路徑
Claims (10)
- 一種無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其包括：準備步驟，提供複數無人載具、一無線通訊系統、一障礙物感測模組及一位於地面站的資訊處理單元；其中，該複數無人載具各自包含一控制模組，該複數無人載具之間係透過該無線通訊系統形成訊號連通；無人載具模式設定步驟，該資訊處理單元將其中一架該無人載具設定為長機，並將其餘該無人載具設定為僚機，再將該障礙物感測模組設於該長機上；飛行路徑設定步驟，係規劃出一自一第一起點經過至少一第一中繼點而飛抵至一第一定位點；及自該第一定位點經過該至少一第一中繼點而返回該第一起點的初始飛行路徑；飛行路徑勘查步驟，令該長機沿著該初始飛行路徑而做出路徑勘查的初始飛行任務；飛行路徑修正步驟，執行該初始飛行任務時，則開啟該障礙物感測模組，以感測該長機於該初始飛行任務的飛行過程是否出現障礙物，當該初始飛行路徑出現該障礙物時，則記錄出現該障礙物的座標資料及高度資料，並依據該座標資料及該高度資料而修正初始飛行路徑為正式的飛行路徑；隊形編排步驟，該資訊處理單元將該長機及每一該僚機設定一識別碼，該資訊處理單元並依據正式的該飛行路徑與隊形編排需求而計算出該長機及每一該僚機專屬飛行路徑的飛行路徑參數；及群飛控制步驟，該資訊處理單元將該長機及每一該僚機專屬飛行路徑的該飛行路徑參數輸出至該長機，該長機透過該無線通訊系統將包含該飛行路徑參數的控制指令無線傳輸至每一該無人載具中，經各該控制模組解讀後儲存於各自的一記憶模組中，使每一該無人載具按照各自的該飛行路 徑參數進行群飛任務。
- 如請求項1所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其更包含一斷鏈路徑重新規劃步驟，於該群飛任務中且當其中至少一該僚機無法接收到該控制指令時，則以該記憶模組內建的該飛行路徑參數導引至少一該僚機繼續進行該群飛任務，直到重新接收到該控制指令為止。
- 如請求項1所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，於該隊形編排步驟中，該資訊處理單元係以內建的一蟻群演算法而計算出每一該無人載具專屬飛行路徑的飛行路徑參數，該資訊處理單元透過該無線通訊系統與該複數無人載具訊號連通，該無人載具模式設定步驟、該飛行路徑設定步驟、該飛行路徑勘查步驟、該飛行路徑修正步驟及該隊形編排步驟皆於該資訊處理單元中進行計算而得到；各該專屬飛行路徑係自各自第二起點經過至少一第二中繼點而飛抵至一第二定位點及自該第二定位點經過至少一第二中繼點而返回該第二起點。
- 如請求項3所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，該地面站設置包括複數作為各該第二起點以作為各該無人載具的起降平台及一第一影像擷取裝置；每一該平台設有一用以對各該無人載具各自之一電源裝置進行充電的供電裝置，每一該平台皆設定有一座標參數資料；該第一影像擷取裝置可對該地面站進行連續性的影像擷取，以成像為複數幀地面影像；該資訊處理單元用以對當前擷取之地面影像進行影像辨識處理，以影像辨識出該地面站之各該平台的空位/佔位資訊，當各該無人載具進入該地面站準備降落充電時，該資訊處理單元則將其中至少一空位之該平台的該座標參數資料透過該無線通訊系統傳輸至各該無人載具的該控制模組而產生相應的飛行降落路徑，當各該無人載具依據該飛行降落路徑而抵達空位該平台時，該電源裝置則電性接合該供電裝置，以對該電源裝置進行充電。
- 如請求項4所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，該資訊處理單元包含一影像辨識模組，該影像辨識模組建立有一影像特徵資料庫，該影像特徵資料庫設定包含一該地面站清空該無人載具的背景影像；該資訊處理單元用以將當前擷取之該地面影像影像處理為包含有至少一該無人載具影像的前景影像，並將該前景影像代入一影像定位法中，以計算出各該平台的該空位/佔位資訊。
- 如請求項5所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，該影像定位法包含一區塊參數資料庫，該區塊參數資料庫設定有複數呈框格排列的區塊，每一該區塊各自設定有至少一該座標參數資料，該影像辨識模組輸入當前之該地面影像後進行影像辨識處理，以計算出該前景影像的重心位置，再將該前景影像的重心位置代入該區塊參數資料庫中，以解讀出該重心位置所處該區塊的該座標參數資料而產生相應的座標位置訊息，進而陸續計算出各該平台的該空位/佔位資訊；當該影像辨識模組輸入下一幀該地面影像時，則重覆該影像定位法之步驟，以得到下一幀該前景影像的該重心位置的該座標位置訊息，當前後二幀該前景影像的該重心位置不變時，該影像辨識模組則判定與該重心位置對應的該平台係呈佔位狀態；當前後二幀該前景影像的該重心位置不同時，該影像辨識模組則判定該前景影像的該重心位置為準備降落該平台的該無人載具，該資訊處理單元則將其中一個空位之該平台的該座標參數資料透過該無線通訊系統傳輸至該控制模組，以導引各該無人載具飛抵至空位該平台進行充電。
- 如請求項4所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，每一該平台皆設有一略呈十字型的吸光層，該平台其餘部分則為反光層；每一該無人載具皆設有依序由左至右橫向排列的一第一反射式光偵測器、一第二反射式光偵測器及一第三反射式光偵測器；該無人載具抵達空位該平台的預定高度時，該第一反射式光偵測器、該第二反射式光偵測器及該第三 反射式光偵測器則對該平台同時發射光訊號，當該第一反射式光偵測器及該第三反射式光偵測器接收到反射之該光訊號時，該控制模組則控制該無人載具繼續低飛地緩慢前進；當該第一反射式光偵測器、該第二反射式光偵測器及該第三反射式光偵測器皆無接收到反射之該光訊號時，則代表該無人載具已抵達定位至一充電目標，該飛行控制模組則控制該無人載具垂直降落至該平台；該平台凸設有二位於該吸光層二側且與該供電裝置電性連接而具伸縮彈性的導電插接組件，該無人載具設有二平行並置的升降抵桿，該二升降抵桿凹設有沿著其長度方向延伸的長槽，該二長槽設置二與該電源裝置電性連接的導電配接組件；該無人載具抵達至該充電目標時，該二導電插接組件則抵住該二導電配接組件，藉由導電接合使該供電裝置可對該電源裝置進行供電。
- 如請求項4所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，該資訊處理單元包含一影像處理模組，該長機裝設有一第二影像擷取裝置；該長機及各該僚機皆裝設有一可供噴灑植生基材的噴植裝置；當該長機飛抵至一作為各該第二定位點的一坡地時，則以該第二影像擷取裝置對該坡地進行影像擷取而成像為至少一張坡地影像，並透過該無線通訊系統將該坡地影像傳輸至該資訊處理單元，再以該影像處理模組將該坡地影像轉換為灰階影像，該影像處理模組可對該灰階影像進行一分水嶺演算法的運算，以將該灰階影像切割為由複數分水嶺邊緣線所劃分的複數區塊影像，並得到該複數區塊影像各自的起伏落差分佈資訊，再控制各該無人載具依據各自之該專屬飛行路徑而依序飛過或暫時停置在對應該灰階影像之該複數區塊影像的各區域，並依據所有該區塊影像之各該起伏落差分佈資訊而驅動各該噴植裝置，以決定與之對應的該坡地的各區域之該植生基材的噴灑量。
- 如請求項8所述之無人載具之智慧群飛路徑規劃方法，其中，該影像處理模組執行該分水嶺演算法時，係將該灰階影像之灰階最小值求出，以求得複數波谷，再由每二相鄰該波谷的高點稜線設定為用以劃分出不同該區塊影像的該分水嶺邊緣線，並利用相鄰該區塊影像的色彩差值作為閥值標準，當每二相鄰該區塊影像之間的色彩差值小於預設閥值時，則將二相鄰之該區塊影像合併。
- 一種無人載具之智慧群飛路徑規劃系統，其包括；複數無人載具，其各自包含一控制模組；一無線通訊系統；一障礙物感測模組；及一資訊處理單元，其位於地面站，並以該無線通訊系統與該複數無人載具之間訊號連通；該資訊處理單元用以將其中一架該無人載具設定為長機，其餘該無人載具則設定為僚機，再將該障礙物感測模組設於該長機上；於該資訊處理單元規劃出一自一第一起點飛抵至至少一第一定位點及自該至少一第一定位點返回該第一起點的初始飛行路徑，並令該長機沿著該初始飛行路徑而做出路徑勘查的初始飛行任務；當執行該初始飛行任務時，則開啟該障礙物感測模組，以感測該長機於該初始飛行任務的飛行過程是否出現障礙物，當該初始飛行路徑出現該障礙物時，則記錄出現該障礙物的座標資料及高度資料，並將該座標資料及高度資料透過無線通訊系統傳輸至該資訊處理單元，再依據所接收之該座標資料及該高度資料而修正初始飛行路徑為正式的飛行路徑；該資訊處理單元將該長機及每一該僚機分別設定一識別碼，該資訊處理單元並依據正式的該飛行路徑與隊形編排需求而計算出該長機及每一該僚機專屬飛行路徑的飛行路徑參數；該資訊處理單元將該長機及每一該僚機專屬飛行路徑的該飛行路徑參數輸出至 該長機，使該長機透過該無線通訊系統將包含該飛行路徑參數的控制指令無線傳輸至每一該無人載具中，經各該控制模組解讀後儲存於各自的一記憶模組中，使每一該無人載具按照各自的該飛行路徑參數進行群飛任務。
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2020
- 2020-10-29 TW TW109137592A patent/TWI763105B/zh not_active IP Right Cessation
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