城市低空无人机飞行任务管理方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种城市低空无人机飞行任务管理方法、装置及系统，所述方法包括根据配送点和收货点对航路网络进行划设，获得飞行路径；依据所述飞行路径，以及无人机安全运行间隔，制定飞行时刻表，所述飞行时刻表用于确保每条飞行路径无冲突，所述飞行时刻表的信息包括配送点起飞时间和收货点到达时间；基于接受到的飞行任务申请，按照预设的优先级对飞行任务进行排序，并向排序后的飞行任务依次分配飞行时刻表中的配送点起飞时间和收货点到达时间。本发明专利技术能够解决空域使用冲突的问题，为无人机飞行任务管理提供依据，缓解空中交通拥堵，降低航空器碰撞风险，推动智慧城市空中交通的发展。通的发展。通的发展。

【技术实现步骤摘要】
城市低空无人机飞行任务管理方法、装置及系统


[0001]本专利技术属于航空
，具体涉及一种城市低空无人机飞行任务管理方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]随着互联网技术和电商的快速发展，物流运输业蓬勃兴起，加重了末端配送的人员压力和工作量。无人机物流运输作为智慧城市空中交通的新兴产物之一，在末端配送过程中因不受地面交通状况的局限，具备时间短效率高，且释放更多人力资源的优点。
[0003]无人机在飞行前需要向空域管理部门申请使用权限，物流公司需提前申请飞行任务，管理部门进行调配，保证空域使用无冲突，因此，对飞行任务的管理成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种城市低空无人机飞行任务管理方法、装置及系统，能够解决空域使用冲突的问题，为无人机飞行任务管理提供依据，缓解空中交通拥堵，降低航空器碰撞风险，推动智慧城市空中交通的发展。
[0005]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种城市低空无人机飞行任务管理方法，包括：
[0007]根据配送点和收货点对航路网络进行划设，获得飞行路径；
[0008]依据所述飞行路径，以及无人机安全运行间隔，制定飞行时刻表，所述飞行时刻表用于确保每条飞行路径无冲突，所述飞行时刻表的信息包括配送点起飞时间和收货点到达时间；
[0009]基于接受到的飞行任务申请，按照预设的优先级对飞行任务进行排序，并向排序后的飞行任务依次分配飞行时刻表中的配送点起飞时间和收货点到达时间。
[0010]可选地，所述飞行路径的获取方法包括：
[0011]在航路网络中标记禁飞区、配送点和收货点；
[0012]采用A*算法搜索航路网络中配送点至收货点的最优飞行路径。
[0013]可选地，所述飞行时刻表的制定方法包括：
[0014]从航路网络中读取配送点、收货点和汇聚/交叉点的坐标，定义相邻点之间的路径为航段；
[0015]根据距离公式计算出每条航段的长度；
[0016]计算出每条航段对应的飞行时间；
[0017]基于预设的安全时间间隔，以及每条航段对应的飞行时间，计算出配送点起飞时间；其中，同一配送点连续起飞的两架无人机的安全时间间隔为Δt
start
，汇聚点/交叉点前后经过的两架无人机安全时间间隔为Δt
safe
；
[0018]基于每条航段对应的飞行时间，以及配送点起飞时间，计算出收货点到达时间。
[0019]可选地，所述配送点起飞时间的计算方法为：
[0020]当有n条飞行路径汇聚/交叉，不同飞行路径上的首架无人机依次经过汇聚点/交叉点时，距离汇聚点/交叉点最近的飞行路径1的首架无人机i1先通过，距离汇聚点/交叉点次近的飞行路径2的首架无人机i2后续通过，以此类推，距离汇聚点/交叉点最远的飞行路径n的首架无人机i
n
最后通过；
[0021]飞行路径1配送点至汇聚点/交叉点的飞行时间为t1，飞行路径2配送点至汇聚点/交叉点的飞行时间为t2，以此类推，飞行路径n配送点至汇聚点/交叉点的飞行时间为t
n
，飞行时间t1、t2……
t
n
由距离除以速度得到，为已知量；
[0022]基于可获得的无人机i1经过汇聚点/交叉点的时间根据计算出在无人机i1之后无人机i2经过汇聚点/交叉点的时间
[0023]以此类推，根据计算出最后一架无人机i
n
经过汇聚点/交叉点的时间
[0024]根据计算出无人机i1在飞行路径1配送点的起飞时间；
[0025]根据计算出无人机i2在飞行路径2配送点的起飞时间；
[0026]以此类推，根据计算出无人机i
n
在飞行路径n配送点的起飞时间；
[0027]根据计算出飞行路径1中在i1之后依次连续每架无人机的起飞时间；
[0028]根据计算出飞行路径2中在i2之后依次连续每架无人机的起飞时间；
[0029]以此类推，根据计算出飞行路径n中在i
n
之后依次连续每架无人机的起飞时间。
[0030]可选地，所述收货点到达时间的计算方法为：
[0031]飞行路径1汇聚点/交叉点至收货点的飞行时间为t1′
，飞行路径2汇聚点/交叉点至收货点的飞行时间为t2′
，以此类推，飞行路径n汇聚点/交叉点至收货点的飞行时间为t
n
′
，飞行时间t1′
、t2′
、
……
、t
n
′
由距离除以速度得到，为已知量；
[0032]根据计算出飞行路径1中每架无人机到达对应收货点的时间；
[0033]根据计算出飞行路径2中每架无人机到达对应收货点的时间；
[0034]以此类推，根据计算出飞行路径n中每架无人机到达对应收货点的时间。
[0035]可选地，所述预设的优先级包括任务类型优先、载重优先和等待时间优先；
[0036]所述任务类型优先表示物流运输时间效率要求高的无人机优先；所述任务类型优先表示为s
task
，s
task
∈(0,1]，当s
task
取值为1时，表示该飞行任务为紧迫任务；
[0037]所述载重优先表示运输重量大的无人机优先，所述载重优先表示为s
weight
，s
weight
∈(0,1]，当s
weight
取值为1时，表示无人机满载。
[0038]所述等待时间优先表示等待时间长的无人机优先，等待时间优先表示为s
time
，其表达式为：
[0039][0040]式中，t
wait
表示无人机等待时间，t
max
表示无人机最长等待时间，u为调节参数。
[0041]可选地，每个飞行任务的优先级表示为：s＝s
task
+s
weight
+s
time
。
[0042]可选地，所述向排序后的飞行任务依次分配飞行时刻表中的配送点起飞时间和收货点到达时间，包括以下步骤：
[0043]按照每一条飞行任务的优先级由高到低向飞行任务分配时刻，优先级最高的计划最先获得配送点起飞时间和收货点到达时间。
[0044]第二方面，本专利技术提供了一种城市低空无人机飞行任务管理装置，包括：
[0045]航路网络划设模块，用于根据配送点和收货点对航路网络进行划设，获得飞行路径；
[0046]飞行时刻生成模块，用于依据所述飞行路径，以及无人机安全运行间隔，制定飞行时刻表，所述飞行时刻表用于确保每条飞行路径无冲突，所述飞行时刻表的信息包括配送点起飞时间、收货点到达时间；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市低空无人机飞行任务管理方法，其特征在于，包括：根据配送点和收货点对航路网络进行划设，获得飞行路径；依据所述飞行路径，以及无人机安全运行间隔，制定飞行时刻表，所述飞行时刻表用于确保每条飞行路径无冲突，所述飞行时刻表的信息包括配送点起飞时间和收货点到达时间；基于接受到的飞行任务申请，按照预设的优先级对飞行任务进行排序，并向排序后的飞行任务依次分配飞行时刻表中的配送点起飞时间和收货点到达时间。2.根据权利要求1所述的一种城市低空无人机飞行任务管理方法，其特征在于，所述飞行路径的获取方法包括：在航路网络中标记禁飞区、配送点和收货点；采用A*算法搜索航路网络中配送点至收货点的最优飞行路径。3.根据权利要求1所述的一种城市低空无人机飞行任务管理方法，其特征在于，所述飞行时刻表的制定方法包括：从航路网络中读取配送点、收货点和汇聚/交叉点的坐标，定义相邻点之间的路径为航段；根据距离公式计算出每条航段的长度；计算出每条航段对应的飞行时间；基于预设的安全时间间隔，以及每条航段对应的飞行时间，计算出配送点起飞时间；其中，同一配送点连续起飞的两架无人机的安全时间间隔为Δt
start
，汇聚点/交叉点前后经过的两架无人机安全时间间隔为Δt
safe
；基于每条航段对应的飞行时间，以及配送点起飞时间，计算出收货点到达时间。4.根据权利要求3所述的一种城市低空无人机飞行任务管理方法，其特征在于，所述配送点起飞时间的计算方法为：当有n条飞行路径汇聚/交叉，不同飞行路径上的首架无人机依次经过汇聚点/交叉点时，距离汇聚点/交叉点最近的飞行路径1的首架无人机i1先通过，距离汇聚点/交叉点次近的飞行路径2的首架无人机i2后续通过，以此类推，距离汇聚点/交叉点最远的飞行路径n的首架无人机i
n
最后通过；飞行路径1配送点至汇聚点/交叉点的飞行时间为t1，飞行路径2配送点至汇聚点/交叉点的飞行时间为t2，以此类推，飞行路径n配送点至汇聚点/交叉点的飞行时间为t
n
，飞行时间t1、t2……
t
n
由距离除以速度得到，为已知量；基于可获得的无人机i1经过汇聚点/交叉点的时间根据计算出在无人机i1之后无人机i2经过汇聚点/交叉点的时间以此类推，根据计算出最后一架无人机i
n
经过汇聚点/交叉点的时间根据计算出无人机i1在飞行路径1配送点的起飞时间；根据计算出无人机i2在飞行路径2配送点的起飞时间；
以此类推，根据计算出无人机i
n
在飞行路径n配送点的起飞时间；根据计算出飞行路径1中在i1之后依次连续每架无人机的起飞时间；根据计算出飞行路径2中在i2之后依次连续每架无人机的起飞时间；以此类推，根据计算出飞行路径n中在i
n
之后依次连续每架无人机的起飞时间。5.根据权利要求4所述的一种城市低空无人机飞行任务管理方法，其特征在于，所述收货点到达时间的计算方法为：飞行路径1汇聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪海，刘皞，钟罡，
申请(专利权)人：南京天城交通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：