本發(fā)明涉及低空管理，特別是一種低空融合管理平臺(tái)及其方法。

背景技術(shù)：

1、低空管理平臺(tái)在為無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行任務(wù)的調(diào)度分配中，扮演著至關(guān)重要的角色。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的低空管理平臺(tái)在為無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行任務(wù)的調(diào)度分配時(shí)，通常根據(jù)無(wú)人機(jī)狀態(tài)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行新的飛行任務(wù)，并未考慮通過(guò)多種數(shù)據(jù)源來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)前往進(jìn)行飛行任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，也沒(méi)有評(píng)估調(diào)度的無(wú)人機(jī)前往進(jìn)行飛行任務(wù)的效率，因此，無(wú)法保證調(diào)度的無(wú)人機(jī)在前往進(jìn)行飛行任務(wù)的安全性和效率性。

3、因此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低空融合管理平臺(tái)及其方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種低空融合管理平臺(tái)，包括：

2、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取待執(zhí)行任務(wù)和當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)數(shù)據(jù)，并設(shè)有無(wú)人機(jī)通信接口、空管通信接口和gis通信接口；所述無(wú)人機(jī)通信接口用于獲取無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)；所述空管通信接口用于獲取空域數(shù)據(jù)；所述gis通信接口獲取建筑數(shù)據(jù)；

3、數(shù)據(jù)融合模塊，用于利用卡爾曼濾波算法將所述無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)、空域數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)，所述實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)表示各無(wú)人機(jī)當(dāng)前對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)、對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)數(shù)據(jù)以及當(dāng)前所在空域的空域數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)；

4、調(diào)度控制模塊，包括：vp關(guān)系建立模塊、篩選模塊、風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算模塊、效率值計(jì)算模塊和執(zhí)行模塊；

5、所述vp關(guān)系建立模塊，用于建立無(wú)人機(jī)的飛行速度v與耗電率p的映射關(guān)系；

6、所述篩選模塊，用于根據(jù)所述實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)選出滿足領(lǐng)取所述待執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人機(jī)，作為優(yōu)選無(wú)人機(jī)；

7、所述風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算模塊，用于根據(jù)實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的飛行風(fēng)險(xiǎn)值f；

8、所述效率值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)到達(dá)所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的效率值x；

9、所述執(zhí)行模塊，用于根據(jù)各優(yōu)選無(wú)人機(jī)的飛行風(fēng)險(xiǎn)值和效率值計(jì)算對(duì)應(yīng)的調(diào)度適應(yīng)值fit，并根據(jù)調(diào)度適應(yīng)值選擇最佳的優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往執(zhí)行所述待執(zhí)行任務(wù)。

10、進(jìn)一步地，所述任務(wù)數(shù)據(jù)包括：執(zhí)行位置和執(zhí)行預(yù)估耗電量；所述無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)位置、實(shí)時(shí)電量和當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比；所述空域數(shù)據(jù)包括各低空空域的無(wú)人機(jī)最大飛行高度；所述建筑數(shù)據(jù)包括建筑位置和建筑高度。

11、進(jìn)一步地，所述篩選模塊，包括：

12、最小預(yù)估耗電計(jì)算模塊，用于計(jì)算各無(wú)人機(jī)前往完成所述待執(zhí)行任務(wù)并返程后的最小預(yù)估耗電量，具體為:

13、

14、其中，表示從所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的返程距離；若無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比為100%，則表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)從對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)位置到所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的距離；若無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比小于100%，則表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)從對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置到所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的距離；表示預(yù)設(shè)最小飛行速度；表示所對(duì)應(yīng)的耗電率；表示所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行預(yù)估耗電量；

15、判斷模塊，根據(jù)所述最小預(yù)估耗電量，判斷對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)是否滿足領(lǐng)取所述待執(zhí)行任務(wù)，具體為：

16、若無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比為100%，則通過(guò)第一預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行判斷，所述第一規(guī)則為：若滿足，其中，表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)電量，表示預(yù)設(shè)安全電量，則對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)滿足領(lǐng)取所述待執(zhí)行任務(wù)；

17、若無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比小于100%，則通過(guò)第二預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行判斷，所述第二規(guī)則為：

18、

19、若滿足，則對(duì)應(yīng)的第二無(wú)人機(jī)滿足領(lǐng)取所述待執(zhí)行任務(wù)；

20、其中，表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)在完成對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)后的預(yù)估剩余電量，表示無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比，表示無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行預(yù)估耗電量。

21、進(jìn)一步地，所述風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算模塊，包括：

22、平面路徑獲取模塊，用于獲取各優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的平面路徑，所述平面路徑即不考慮高度的路徑；

23、空域統(tǒng)計(jì)模塊，用于獲取所述平面路徑對(duì)應(yīng)所穿越的低空空域，即表示對(duì)應(yīng)平面路徑所對(duì)應(yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)在前往所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的過(guò)程中所需穿越的低空空域；

24、避障統(tǒng)計(jì)模塊，用于根據(jù)所述平面路徑所穿過(guò)的各建筑的建筑高度以及所述平面路徑穿越的各低空空域?qū)?yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)最大飛行高度，統(tǒng)計(jì)所述平面路徑對(duì)應(yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)所需避開(kāi)的建筑數(shù)量；

25、第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的飛行風(fēng)險(xiǎn)值，具體為：

26、f

27、其中，表示預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，j表示對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)所需避開(kāi)的建筑數(shù)量。

28、進(jìn)一步地，所述避障統(tǒng)計(jì)模塊統(tǒng)計(jì)所述平面路徑對(duì)應(yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)所需避開(kāi)的建筑數(shù)量，具體為：

29、若平面路徑在當(dāng)前穿越的低空空域中所穿過(guò)的建筑的建筑高度大于該平面路徑在當(dāng)前穿越的低空空域的優(yōu)選無(wú)人機(jī)最大飛行高度，則該建筑作為該平面路徑的避障建筑，統(tǒng)計(jì)該平面路徑在所需穿越的低空空域中的避障建筑的數(shù)量，作為該平面路徑所對(duì)應(yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)所需避開(kāi)的建筑數(shù)量。

30、進(jìn)一步地，所述效率值計(jì)算模塊，包括：

31、最大速度獲取模塊，用于評(píng)估各優(yōu)選無(wú)人機(jī)當(dāng)前可設(shè)置的最大速度；

32、時(shí)間計(jì)算模塊，用于計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)到達(dá)所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的時(shí)間t，具體為：

33、

34、其中，t表示對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)開(kāi)始前往所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的時(shí)間，若無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比為100%，則表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)從對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)位置到所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的距離，若無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比小于100%，則表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)從對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置到所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的距離；

35、第二計(jì)算模塊，用于計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)的效率值x，具體為：

36、

37、其中，表示預(yù)設(shè)效率系數(shù)。

38、進(jìn)一步地，所述評(píng)估各優(yōu)選無(wú)人機(jī)當(dāng)前可設(shè)置的最大速度，具體為：

39、若優(yōu)選無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比為100%，則在對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)的滿足且滿足的當(dāng)前可設(shè)速度中，選取最大值作為對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)當(dāng)前可設(shè)置的最大速度，表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)電量；

40、若優(yōu)選無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的進(jìn)度百分比小于100%，則在對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)的滿足，的當(dāng)前可設(shè)速度中，選取最大值作為對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)當(dāng)前可設(shè)置的最大速度，表示對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)在完成對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)后的預(yù)估剩余電量；

41、表示從所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的返程距離，表示所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行預(yù)估耗電量，表示預(yù)設(shè)安全電量。

42、進(jìn)一步地，所述執(zhí)行模塊根據(jù)各優(yōu)選無(wú)人機(jī)的飛行風(fēng)險(xiǎn)值和效率值計(jì)算對(duì)應(yīng)的調(diào)度適應(yīng)值fit，并根據(jù)調(diào)度適應(yīng)值選擇最佳的優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往執(zhí)行所述待執(zhí)行任務(wù)，具體為：

43、

44、其中，表示預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，表示預(yù)設(shè)效率權(quán)重；

45、從中取最大值，對(duì)應(yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)即前往執(zhí)行所述待執(zhí)行任務(wù)的最佳的優(yōu)選無(wú)人機(jī)。

46、本發(fā)明還提供了一種低空融合管理方法，包括以下步驟：

47、獲取待執(zhí)行任務(wù)和當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)、空域數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)；

48、利用卡爾曼濾波算法將所述無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)、空域數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)，所述實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)表示各無(wú)人機(jī)當(dāng)前對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)、對(duì)應(yīng)的當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)數(shù)據(jù)以及當(dāng)前所在空域的空域數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)；

49、建立無(wú)人機(jī)的飛行速度v與耗電率p的映射關(guān)系；

50、根據(jù)所述實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)選出滿足領(lǐng)取所述待執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人機(jī)，作為優(yōu)選無(wú)人機(jī)；

51、根據(jù)實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的飛行風(fēng)險(xiǎn)值f；

52、根據(jù)所述實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)計(jì)算各優(yōu)選無(wú)人機(jī)到達(dá)所述待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的效率值x；

53、根據(jù)各優(yōu)選無(wú)人機(jī)的飛行風(fēng)險(xiǎn)值和效率值計(jì)算對(duì)應(yīng)的調(diào)度適應(yīng)值fit，并根據(jù)調(diào)度適應(yīng)值選擇最佳的優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往執(zhí)行所述待執(zhí)行任務(wù)。

54、進(jìn)一步地，所述根據(jù)各優(yōu)選無(wú)人機(jī)的飛行風(fēng)險(xiǎn)值和效率值計(jì)算對(duì)應(yīng)的調(diào)度適應(yīng)值fit，并根據(jù)調(diào)度適應(yīng)值選擇最佳的優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往執(zhí)行所述待執(zhí)行任務(wù)，具體為：

55、

56、其中，表示預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，表示預(yù)設(shè)效率權(quán)重；從中取最大值，對(duì)應(yīng)的優(yōu)選無(wú)人機(jī)即前往執(zhí)行所述待執(zhí)行任務(wù)的最佳的優(yōu)選無(wú)人機(jī)。

57、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

58、本發(fā)明根據(jù)實(shí)時(shí)融合數(shù)據(jù)，篩選出滿足領(lǐng)取所述待執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人機(jī)作為優(yōu)選無(wú)人機(jī)，再計(jì)算對(duì)應(yīng)優(yōu)選無(wú)人機(jī)前往待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行位置的的飛行風(fēng)險(xiǎn)值和效率值，充分考慮無(wú)人機(jī)前往新任務(wù)的飛行風(fēng)險(xiǎn)以及抵達(dá)效率，達(dá)到優(yōu)化調(diào)度策略，保證調(diào)度前往執(zhí)行待執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人機(jī)具備足夠安全性和效率性。