【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机风险判断，尤其涉及一种无人机的碰撞风险预测系统及方法。
技术介绍
1、无人机群被广泛应用于工业厂区的巡航。尤其是在火灾发生的初始阶段，无人机的快速行动的优势使得火灾更够被快速消除，或者有效延缓火势的蔓延速度及蔓延范围。在进行灭火的过程中，大量的无人机需要运送消防物资或者投递消防物资。无人机携带物资的方式包括两种：第一种，通过自身的存储装置来携带液态物质，例如携带灭火液体、灭火弹、破窗弹等。第二种，通过抓取组件来吊装大型的固体物质，例如携带沙子、沙袋、沙土等等。无人机携带消防物资改变自身的飞行宽度和重量。在携带消防物资的情况下，无人机为了快速到达着火点，在自身的飞行宽度改变的情况下，需要重新判断原有的飞行路线是否可用，并且根据当前的飞行宽度重新规划飞行路线。
2、在现有技术中，由于根据无人机的飞行宽度实时计算碰撞风险的算法复杂且计算量大、耗时较多，无法为无人机实时提供碰撞风险预测信息，因此普遍为无人机规划飞行区域更宽的飞行路线，以使得无人机不管是独自飞行还是载物飞行都能够平安飞行。但是，这样设置的缺陷包括：在紧急情况下，无人机需要绕行较远的路线才能够到达着火点；在载荷较重的情况下，飞行高度降低，工业厂区内的同一高度的空间分布出现变化，无人机的飞行惯性大且不容易及时避障。
3、当前，公开号为cn113867391a的专利申请公开了一种基于数字孪生的无人机低空安全预警与监控方法，通过采集和预处理涉及无人机运行的相关数据，包括无人机运行轨迹与运行性能基本数据、无人机运行地理环境数据、无人机运行
4、为无人机提供一种计算量明显降低，使得无人机基于自身硬件能够实时预测碰撞风险并更改规划路线的碰撞风险预测方法是当前无人机使用中的需求，尤其是在紧急情况下的无人机的使用需求。
5、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
1、当无人机被用于载物时，尤其被用于在紧急情况下载物时，无人机的预设的规划路线可能会由于载物的影响出现高度变化、宽度变化等变化，这使得载物的无人机按照预设规划路线飞行可能与建筑物出现碰撞的情况，存在碰撞风险。当前为无人机进行规划路线的系统，为了避免该情况，偏向于直接为无人机规划较远但较安全的路线。在紧急情况下，无人机绕行较远的路线会延迟到达目的地，这不利于物资的紧急运送。
2、现有技术已经出现基于几何建模的碰撞检测方法来实现对动态模型与静态模型进行碰撞分析的技术方案。例如，公开号为cn116680858a的专利文献公开了一种基于数字孪生的三维碰撞检测预警方法，包括获取待检测模型并将其分为静态模型和动态模型，对动态模型进行分类，以区分出各个动态模型的从属关系；创建碰撞空间并采用经典的二分法对碰撞空间进行划分，随后创建包络盒，并依据待检测模型形状选择合适的包络盒对待检测模型进行包络，使得待检测模型完全被包络盒包裹；使用数字孪生技术对碰撞检测环境进行实时准确的仿真，最后执行碰撞检测预警，对于划分的碰撞空间中的包络盒进行遍历的碰撞检测，若空间内的包络盒之间有碰撞，则满足碰撞预警条件，触发碰撞预警。然而，该技术方案中以尽可能小的正方体包含场景中所有可能发生碰撞的物体，此时的碰撞空间以笼统的方式囊括所有的潜在碰撞元素，一方面显著增加了需要进行碰撞计算的数据处理量，这与本专利技术所要实现的计算量明显降低的诉求是相悖的；另一方面，由于以正方体形式设置的碰撞空间与实际的碰撞元素之间存在较多的空闲区域，进而导致实际的碰撞分析定位准确度降低，因此无法在紧急情况下快速提供安全的规划路线。
3、针对现有技术之不足，本专利技术从一个方面公开一种无人机的碰撞风险预测系统，系统包括处理器，处理器被配置为：基于无人机的轮廓范围构建规则的第一几何体；基于无人机的规划路线的周围建筑物的三维模型构建规则的第二几何体；将第一几何体沿规划路线与第二几何体进行叠加测试以筛选存在叠加情况的第二几何体；按照无人机的运动趋势将第一几何体划分为若干第一子几何体，计算第一子几何体与第二几何体的叠加范围，在叠加范围中的至少一个叠加点处于建筑物的三维模型内或者边缘的情况下，判断无人机与建筑物存在碰撞风险。与上述现有技术相比，本专利技术能够基于无人机的规划路线的周围建筑物的三维模型构建的第二几何体，并将其作为与基于无人机的轮廓范围构建的第一几何体之间的碰撞分析对象。基于上述区别技术特征，本专利技术要解决的问题可以包括：如何减少无人机在规划路线飞行过程中执行碰撞分析的数据处理量。具体地，由于无人机沿规划路线上的建筑物本身所占据空间的不同，现有的基于几何建模的碰撞检测方法因此需要对规划路线上所有涉及的建筑物执行不同的碰撞分析过程，进而导致无人机飞行过程中进行碰撞分析的实时性不足，且由于数据运算量较大而导致耗时过长，无法保证无人机飞行过程中，尤其是无人机飞行状态改变情况下的安全性。本专利技术能够基于无人机实时运送的物资的尺寸的差异来计算规划路线的碰撞风险并调整规划路线，使得无人机能够基于较近的路线来运送物资并且平安飞行。由于本专利技术通过叠加测试来初步判断碰撞风险，计算量小，因此不会占用较长的计算时间，也不会需要大量数据的运算，因此能够支持处理器进行实时运算。
4、根据一个优选实施方式，处理器构建规则的第一几何体的方式包括：接收由无人机采集的物资的几何参数；确认无人机对物资的携带方式；根据物资的几何参数和携带方式生成无人机的轮廓范围参数，基于无人机的轮廓在三维方向的最长边构建第一几何体。与上述现有技术相比，本专利技术能够通过根据无人机所携带的物资信息调整第一几何体的具体参数。基于上述区别技术特征，本专利技术要解决的问题可以包括：如何将无人机携带的物资信息纳入碰撞分析的考虑范围中，以提高碰撞分析与路线规划的准确性。具体地，由于携带物资的不同，无人机飞行过程中需要考虑的碰撞分析参数也不同，即便是携带相同质量的物资，基于物资种类的不同，其所占据的空间范围也是不同的，进而对无人机规划路线的安全飞行造成影响。然而，无人机所携带的物资或包装外形并非是完全规则的，如果单独对不同的携带物资进行碰撞分析，显然将增加额外的物资建模程序与碰撞分析计算量，进而导致无人机碰撞风险预警分析的实时性降低。相反地，本专利技术将无人机及其携带的物资的轮廓简化为几何体，有利于简化前期的计算步骤和计算量。
5、根据一个优选实施方式，处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无人机的碰撞风险预测系统，所述系统包括与所述无人机通信的远程的处理器，其特征在于，所述处理器被配置为：
2.根据权利要求1所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器构建规则的第一几何体(100)的方式包括：
3.根据权利要求1或2所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器构建规则的第二几何体(200)的方式包括：
4.根据权利要求1～3任一项所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器进行所述叠加测试的方式包括：
5.根据权利要求1～4任一项所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，
6.根据权利要求1～5任一项所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器还被配置为：
7.根据权利要求1～6任一项所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器还被配置为：
8.一种无人机的碰撞风险预测方法，其特征在于，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的无人机的碰撞风险预测方法，其特征在于，所述叠加测试的方式包括：
10.根据
...【技术特征摘要】
1.一种无人机的碰撞风险预测系统，所述系统包括与所述无人机通信的远程的处理器，其特征在于，所述处理器被配置为：
2.根据权利要求1所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器构建规则的第一几何体(100)的方式包括：
3.根据权利要求1或2所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器构建规则的第二几何体(200)的方式包括：
4.根据权利要求1～3任一项所述的无人机的碰撞风险预测系统，其特征在于，所述处理器进行所述叠加测试的方式包括：
5.根据权利要求1～4任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张尧，姜海涛，陆利飞，丁康，刘博文，王建南，刘南希，
申请(专利权)人：北京达美盛软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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