用于控制飞行器的飞行路径的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于控制飞行器的飞行路径的方法，其中，确定为飞行器的飞行任务开放的空域的边界，该边界：a)至少包括限定对于飞行器来说禁止进入的范围的硬边界，以及额外地还有，b1)飞行器在抵达时启动安全措施的警告边界，和/或，b2)飞行器在抵达时启动紧急措施的软边界，为了计算警告边界和/或软边界的位置，由飞行器的计算机辅助的飞行路径控制单元和/或由外部的计算机辅助的飞行路径控制单元持续地检测并动态地考虑飞行器的实际飞行状态的参数；并且紧接着由飞行器的计算机辅助的飞行路径控制单元和/或外部的计算机辅助的飞行路径控制单元检查，飞行器在其当前位置上时的指定参数条件下是否正在或者将会越过至少其中一条指定的边界。中一条指定的边界。中一条指定的边界。

【技术实现步骤摘要】
用于控制飞行器的飞行路径的方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种根据方案1前序部分所述的、用于控制飞行器、尤其是无人驾驶的飞行器的飞行路径的方法，其中，确定为飞行器的任务开放的空域的边界，该边界：a)至少包括限定对于飞行器来说禁止进入的范围的硬边界，以及额外地还有，b1)飞行器在抵达时启动安全措施的警告边界，和/或，b2)飞行器在抵达时启动紧急措施的软边界。
[0002]本专利技术还涉及一种根据方案13的前序部分所述的、用在飞行器、尤其是无人机中的飞行路径控制系统，该飞行路径控制系统被设计为确定为飞行器的任务开放的空域的边界，该边界：a)至少包括限定对于飞行器来说禁止进入的范围的硬边界，以及额外地还有，b1)飞行器在抵达时启动安全措施的警告边界，和/或，b2)飞行器在抵达时启动紧急措施的软边界。

技术介绍

[0003]在欧洲，专门为无人机(UAV)的操作而借助定量计算法定义了为任务(即飞行)开放的空域的边界。这些先前已知的方法使用基于保守假设计算的静态空间范围。整个任务范围必须保持在所谓的风险缓冲区内，不得侵犯所谓的毗邻地区。由此算出特定的边界，一旦到达这些边界就必须分别最晚在定期自动触发的时候触发应急程序(或安全措施)或紧急程序(或紧急措施)(参见图1)。启动“紧急程序”、也就是安全措施的边界在下文中被称为“警告边界”。所谓的“软边界”描述的是在导入“紧急程序”或紧急措施的边界。那些保护已经提及的“毗邻区域”的边界(优选为水平)被称为“硬边界”。
[0004]接下来，在本说明书中没有对无人机和其他飞行器进行区分，因为本专利技术从根本上适用于所有类型的飞行器。然而，它特别适合用于无人驾驶飞行器，因为那里自然没有飞行员可以在发生危险时对飞行器的飞行路径进行纠正。
[0005]所描述的功能用于：定义一个所谓的“地理笼子”，即一个特定的空间范围或相应的空域，无人机不能离开该空域的空间范围(比较图1)，或所谓的“地理围栏”，在这种情况下，它反而指的是飞行器不能进入的空间范围。在下文中，为了简化对单个情况的展示，对上述空间范围的水平边界和垂直边界进行了分开陈述。其中，重点放在水平边界上。然而，一般来说，也可以将两者组合起来陈述，或者说陈述内容分别可以直接转移给垂直边界。
[0006]使用上述具有静态飞行范围限制的、先前已知的地理笼子和地理围栏的方法导致：在许多假定的飞行状态下，所谓的“飞行地理”，也就是说实际上为该任务提供的空间范围，小于相关的飞行状态实际所需的空间范围。于是，任务的范围受到了不必要的限制，而且必须在实际飞行需要之前就导入辅助措施。结果导致例如具有狭窄通道的区域可能完全不能飞行或者只能非常缓慢地飞行，尤其是对于具有延缓工作特征的飞行器/无人机而言。

技术实现思路

[0007]本专利技术的基本目标是，在各种情况下进一步开发上述类型的方法和系统，使得不会出现对任务范围的不必要限制，从而也可以进入飞行器的难飞区域，尤其是在飞行速度
增加的情况下也可以。
[0008]根据本专利技术，所述目标通过具有方案1所述特征的方法以及具有方案13所述特征的系统得以实现。
[0009]在相应的其他方案中定义了对根据本专利技术的想法的有利的开发方案。
[0010]对根据本专利技术的方法或根据本专利技术的飞行路径控制系统的有利运用涉及一种飞行器，特别是无人机(UAV)，其由根据本专利技术所述的方法控制，和/或，配备有根据本专利技术的飞行路径控制系统。
[0011]根据本专利技术的、用于控制飞行器、尤其是无人机的飞行路径的方法，其中，确定为该飞行器的任务开放的空域的边界，该边界：a)至少包括限定对于飞行器来说禁止进入的范围的硬边界，以及还有，b1)飞行器在抵达时启动安全措施的警告边界，和/或，b2)飞行器在抵达时启动紧急措施的软边界，其中，为了计算警告边界和/或软边界的位置，优选地基于硬边界，由飞行器的、计算机辅助的飞行路径控制单元和/或由外部的、计算机辅助的飞行路径控制单元持续地检测并动态地考虑飞行器的实际飞行状态的参数，例如当前速度、当前飞行高度、当前路径倾角或其他的当前因素，尤其是环境因素，例如风和/或天气情况；并且紧接着由飞行器的、计算机辅助的飞行路径控制单元和/或外部的、计算机辅助的飞行路径控制单元检查，该飞行器在其当前位置上时的指定参数条件下是否正在或者将会越过至少其中一条指定的边界。然后就可以(优选自动地)采取相应的应对措施。尤其是可以改变飞行器的飞行路径。
[0012]以这种方式，本专利技术能够实现动态的飞行范围缩放。其他可以加入到动态的飞行范围缩放计算中的影响参数例如有环境因素，如已经提到的风、导航卫星的可用性、一般的导航性能(即导航的精度)或飞越地形的最大高度差。
[0013]根据本专利技术，基于这种建议的、动态的飞行范围缩放，就不会对任务范围造成不必要的限制，从而也可以进入飞行器的难飞区域，尤其是在飞行速度增加的情况下也可以。
[0014]根据本专利技术的、适合用于在飞行器、尤其是无人机中执行根据本专利技术所述方法的飞行路径控制系统，该飞行路径控制体系被设计为确定为飞行器的任务开放的空域的边界，该边界：a)至少包括限定对于飞行器来说禁止进入的范围的硬边界，以及额外地还有，b1)飞行器在抵达时启动安全措施的警告边界，和/或，b2)飞行器在抵达时启动紧急措施的软边界，其中，所述飞行路径控制系统被设计为用于：为了计算警告边界和/或软边界的位置，优选地基于硬边界，由飞行器的、计算机辅助的飞行路径控制单元和/或由外部的、计算机辅助的飞行路径控制单元持续地检测并动态地考虑飞行器的实际飞行状态的参数，例如当前速度、当前飞行高度、当前路径倾角或其他的当前因素，尤其是环境因素，例如风和/或天气情况；并且所述飞行路径控制系统还被设计用于：尤其是由飞行器的、计算机辅助的飞行路径控制单元和/或外部的、计算机辅助的飞行路径控制单元检查，该飞行器在其当前位置上时的指定参数条件下是否正在或者将会越过至少其中一条指定的边界，并且在必要时为飞行器启动相应的控制措施。
[0015]据此，根据本专利技术，不再基于保守的假设计算软边界和警告边界，而是基于实际飞行状态的参数，例如当前的速度、飞行高度和/或飞行器的路径倾角或其他的因素(例如天气条件)。这就导致，从先前的静态空间范围中产生了动态可变的空间范围，它的边界体现的是飞行器在当前的有效时间点的物理性能及其所处的环境。相比采用迄今为止的方法，
慢速飞行的无人机可以飞得更靠近边界，因为在较低速度下执行“应急程序”(即“尽快悬停”这类的安全措施作为一种可能的救援行动)所需的空间更小。而且“紧急措施”，如让无人机在风险缓冲区内朝着指定目标坠落的飞行终止系统，也能够以这种方式使无人机在更短的距离内降落到地面上。
[0016]在本说明书的范围内，基本上不对上文提及的地理笼子方法和地理围栏方法进行区分，因为根据本专利技术，飞行器到底是从哪一侧接近指定的或者说要指定的(飞行范围)边界并不重要。
[0017]根据本专利技术的方法的一种有利的开发方案设计的是，让空域内某个位置上的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制飞行器(1)、尤其是无人驾驶的飞行器(1)的飞行路径的方法，其中，确定为所述飞行器(1)的飞行任务开放的空域的边界，该边界：a)至少包括限定对于所述飞行器(1)来说禁止进入的范围的硬边界(4a)，以及额外地还有，b1)所述飞行器(1)在抵达时启动安全措施的警告边界(2a)，和/或，b2)所述飞行器(1)在抵达时启动紧急措施的软边界(3a)，其特征在于，为了计算所述警告边界(2a)和/或所述软边界(3a)的位置，优选地基于所述硬边界(4a)，由所述飞行器(1)的、计算机辅助的飞行路径控制单元和/或由外部的、计算机辅助的飞行路径控制单元持续地检测并动态地考虑所述飞行器(1)的实际飞行状态的参数，例如当前速度、当前飞行高度、当前路径倾角或其他的当前因素，尤其是环境因素，例如风和/或天气情况；并且，紧接着由所述飞行器(1)的、计算机辅助的飞行路径控制单元和/或外部的、计算机辅助的飞行路径控制单元检查，所述飞行器(1)在其当前位置上时的指定参数条件下是否正在或者将会越过至少其中一条指定的边界(2a
‑
4a)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在空域的某个位置上，所述硬边界(4a)和所述软边界(3a)之间的距离(d
risk
)，和/或所述软边界(3a)和所述警告边界(2a)之间的距离(d
cont
)与所述飞行器(1)的当前速度动态地相关。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述距离(d
cont
，d
risk
)随着所述飞行器(1)的实际速度越来越快而变大。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在空域的某个位置上，所述硬边界(4a)和所述软边界(3a)之间的距离(d
risk
)，和/或所述软边界(3a)和所述警告边界(2a)之间的距离(d
cont
)与所述飞行器(1)相对于所述边界(2a
‑
4a)的当前飞行方向动态地相关。5.根据权利要求4所述的方法，其中，相比与飞行方向(FR)平行或相反的边界(2a、3a)，朝着飞行方向(FR)的边界(2a、3a)被设置在与所述飞行器(1)的当前位置有更大距离的地方。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，通过如下方式确定边界(2a
‑
4a)：i)首先确定所述硬边界(4a)的延伸路径；ii)然后根据飞行状态并且优选地还额外地根据环境因素计算出距离d
cont
和d
risk
；iii)然后确定所述软边界(3a)和所述警告边界(2a)的延伸路径，方式是：通过再现所述硬边界(4a)的延伸路径以确定在距离d
risk
处的软边界(3a)，并通过再现所述软边界(3a)的延伸路径以确定在距离d
cont
处的警告边界(2a)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，计算所述飞行器(1)在某个点位置上越过某个边界(2a
‑
4a)的概率，方式是：通过考虑相关的边界(2a
‑
4a)和所述飞行器(1)的当前飞行方向(FR)之间的角度差...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：沃科波特有限公司，
类型：发明
国别省市：