CN108388268B - 一种基于云端的无人机航线规划方法 - Google Patents
一种基于云端的无人机航线规划方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于云端的无人机航线规划方法,无人机控制***包括云端服务器、地面控制站和无人机。用户通过地面控制站可视化界面预设航线,并上传给云端服务器和无人机控制器;下次某一架或多架无人机执行任务时,云端服务器接根据此次任务起点、终点坐标值推荐航线,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行。减少每次都要人为设置航线问题,效率高,降低了人力成本。解决了现有技术中无人机飞行只能通过飞手实时操控或者设定固定的航线来规划航线,操作复杂且重复,影响用户体验与使用效率的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于无人机远程控制领域,具体而言涉及一种基于云端的无人机航线规划方法。
背景技术
普遍来说,目前的无人机领域,只能通过飞手实时操控或者设定固定的航线来规划航线,这是比较成熟的无人机控制技术。但是操作复杂且重复,影响用户体验与使用效率。同时,无人机飞行时,需要用户时刻关注,大大增加了用户的操作难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云端的无人机航线规划方法,解决现有技术中无人机飞行只能通过飞手实时操控或者设定固定的航线来规划航线,操作复杂且重复,影响用户体验与使用效率的技术问题。
为了解决上述问题,本发明采取如下技术方案:
一种基于云端的无人机航线规划方法,包括如下步骤:
1)、搭建无人机控制***:无人机控制***包括云端服务器、地面控制站和无人机;无人机上设置有无人机控制器、相机、图传模块、4G模块和GPS模块,相机、图传模块、4G模块和GPS模块均与无人机控制器之间电连接,无人机与地面控制站通过图传模块通信,云端服务器与无人机之间通过4G模块通信,地面控制站与云端服务器之间通过4G模块进行通信;每架无人机、地面控制站均有一个唯一的编码,一架无人机与一个地面控制站相对应;
2)、用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据飞行任务创建包括起始点、终点的多个航点,并记录各个航点的坐标值,坐标值包括航点的经度值、纬度值和高度值,其中,航点的经度值、纬度值通过地面控制站的GPS模块下载,高度值通过人为输入确定;多个航点生成预设航线,通过dubbox协议,地面控制站将生成的预设航线上传给云端服务器,云端服务器根据无人机编码以及的起始点、终点坐标值对航线进行编码,并储存在云端服务器的数据库中;同时地面控制站通过图传模块将生成的预设航线发送给无人机控制器;
3)、无人机接收到地面控制站的起飞指令后根据预设航线飞行,用户通过地面控制站可以实时查看无人机的飞行状况,地面控制站通过GPS下载无人机的实时飞行各航点的经度、纬度和高度数据,并通过dubbox协议将数据上传给云端服务器:
3.1)、当无人机在飞行过程中遇到障碍物,则无人机控制器执行避障指令,控制无人机绕过障碍物飞行,云端服务器接收到无人机实时飞行各个航点数据后,与步骤2)中对应的预设航线进行匹配、修正,形成新的航线,并在数据库中建立一个由多个航线点坐标数据以及避障点坐标数据组成的数据表,并且与该无人机的编号绑定;
3.2)、当无人机在飞行过程中没有遇到障碍物,则无人机一直沿预设航线飞行;
4)、下次某一架或多架无人机执行任务时,用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据此次飞行任务创建起始点、终点的航点坐标值,并将起始点、终点的航点坐标值的数据发送给云端服务器,云端服务器接收到该数据后与云端数据库中保存的数据表中坐标数据进行模糊比较、匹配:
4.1)、如果适配成功,云端服务器将与之相匹配的储存在数据库中的航线通过4G模块传送给地面控制站,并在可视界面上显示;用户可自行选择是否采用云端服务器推荐的该航线:
4.1.1)、如果用户选择采用云端服务器推荐的该航线,地面控制站将该航线发送给无人机,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行;若在初次飞行中遇到障碍后无人机进行了避障操作,则在本次飞行任务中无人机也会自动进行避障操作;
4.1.2)、如果用户选择不采用云端服务器推荐的该航线,则重复步骤1)—3);
4.2)、如果适配不成功,则说明此次飞行任务的航线为新航线,则重复步骤1)—3)。
在目前的无人机使用领域中,大多数用户(交警,森林公安,安防)都是在相同的区域进行飞行,通过这种自动识别的航迹规划技术加云服务,下次某一架或多架无人机执行任务时,用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据此次飞行任务创建起始点、终点的航点坐标值,并将起始点、终点的航点坐标值的数据发送给云端服务器,云端服务器接收到该数据后与云端数据库中保存的数据表中坐标数据进行模糊比较、匹配,如果适配成功,云端服务器将与之相匹配的储存在数据库中的航线通过4G模块传送给地面控制站,并在可视界面上显示,用户用户选择采用云端服务器推荐的该航线,地面控制站将该航线发送给无人机,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行,减少每次都要人为设置航线问题,效率高,降低了人力成本。解决了现有技术中无人机飞行只能通过飞手实时操控或者设定固定的航线来规划航线,操作复杂且重复,影响用户体验与使用效率的技术问题。
进一步改进,所述步骤2)中,在云端服务器中部署dubbox框架,提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。dubbox是一个分布式服务框架,致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。如果没有分布式的需求,其实是不需要用的;只有在分布式的时候,才有dubbox这样的分布式服务框架的需求,并且本质上就是个远程服务调用的分布式框架。
进一步改进,所述地面控制站为用户对无人机进行综合管理的终端,包括安装在PC上的客户端(C/S架构),地面控制站安装有GPS定位地图,包括百度地图、高德地图或者谷歌地图,地面控制站可以通过可视化的方式显示无人机的基本信息、控制无人机、给无人机设置飞行航线,并且可以通过互联网将无人机的各种信息上传至云服务器。
进一步改进,所述云端服务器为阿里云端服务器或者华为云端服务器。云服务器作为地面控制站和无人机的数据中转站,对地面控制站和无人机进行综合管理。地面控制站和无人机都和云端服务器互联,云端服务器对地面控制站和无人机发送的数据进行数据转发,即将地面控制站的网络协议和无人机通信的私有协议进行相互转换并发送、云端提供数据存储的能力,将传统存储在PC本机或者SD卡中的数据存储在云端,利用云端大数据处理技术,记录无人机的航线数据并及时推荐给下次执行相同飞行任务的无人机。
进一步改进,所述步骤3)中避障指令为当无人机上设置的测距传感器检测到前方出现障碍物后,无人机控制器控制无人机向左或右或上方飞行,绕过障碍物,在绕过障碍物飞行过程,无人机控制器记录绕行障碍物的多个避障点,通过的GPS模块下载避障点的经度纬度值和高度值,并传送给地面控制站。避障指令程序烧录在无人机控制器芯片中,当遇到障碍物后,无人机控制器自动运行避障程序。测距传感器为雷达、红外传感器或超声波传感器等。
与现有技术相比,本方案具有如下有益效果:
在目前的无人机使用领域中,大多数用户(交警,森林公安,安防)都是在相同的区域进行飞行,通过这种自动识别的航迹规划技术加云服务,下次某一架或多架无人机执行任务时,用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据此次飞行任务创建起始点、终点的航点坐标值,并将起始点、终点的航点坐标值的数据发送给云端服务器,云端服务器接收到该数据后与云端数据库中保存的数据表中坐标数据进行模糊比较、匹配,如果适配成功,云端服务器将与之相匹配的储存在数据库中的航线通过4G模块传送给地面控制站,并在可视界面上显示,用户用户选择采用云端服务器推荐的该航线,地面控制站将该航线发送给无人机,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行,减少每次都要人为设置航线问题,效率高,降低了人力成本。解决了现有技术中无人机飞行只能通过飞手实时操控或者设定固定的航线来规划航线,操作复杂且重复,影响用户体验与使用效率的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例一中当初次执行某一飞行任务时,基于云端的无人机航线规划方法的流程图。
图2为本发明实施例二中当下次执行某一飞行任务时,基于云端的无人机航线规划方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚,下面结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚,完整的描述。
实施例一:
当初次执行某一飞行任务时,基于云端的无人机航线规划方法,包括如下步骤,如图1所示:
1)、搭建无人机控制***:无人机控制***包括云端服务器、地面控制站和无人机;无人机上设置有无人机控制器、相机、图传模块、4G模块和GPS模块,相机、图传模块、4G模块和GPS模块均与无人机控制器之间电连接,无人机与地面控制站通过图传模块通信,云端服务器与无人机之间通过4G模块通信,地面控制站与云端服务器之间通过4G模块进行通信;每架无人机、地面控制站均有一个唯一的编码,一架无人机与一个地面控制站相对应;
2)、用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据飞行任务创建包括起始点、终点的多个航点,并记录各个航点的坐标值,坐标值包括航点的经度值、纬度值和高度值,其中,航点的经度值、纬度值通过地面控制站的GPS模块下载,高度值通过人为输入确定;多个航点生成预设航线,通过dubbox协议,地面控制站将生成的预设航线上传给云端服务器,云端服务器根据无人机编码以及的起始点、终点坐标值对航线进行编码,并储存在云端服务器的数据库中;同时地面控制站通过图传模块将生成的预设航线发送给无人机控制器;
3)、无人机接收到地面控制站的起飞指令后根据预设航线飞行,用户通过地面控制站可以实时查看无人机的飞行状况,地面控制站通过GPS下载无人机的实时飞行各航点的经度、纬度和高度数据,并通过dubbox协议将数据上传给云端服务器,储存在数据库中:
3.1)、当无人机在飞行过程中遇到障碍物,则无人机控制器执行避障指令,控制无人机绕过障碍物飞行,云端服务器接收到无人机实时飞行各个航点数据后,与步骤2)中对应的预设航线进行匹配、修正,形成新的航线,并在数据库中建立一个由多个航线点坐标数据以及避障点坐标数据组成的数据表,并且与该无人机的编号绑定;
3.2)、当无人机在飞行过程中没有遇到障碍物,则无人机一直沿预设航线飞行。
在目前的无人机使用领域中,大多数用户(交警,森林公安,安防)都是在相同的区域进行飞行,通过这种自动识别的航迹规划技术加云服务,下次某一架或多架无人机执行任务时,用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据此次飞行任务创建起始点、终点的航点坐标值,并将起始点、终点的航点坐标值的数据发送给云端服务器,云端服务器接收到该数据后与云端数据库中保存的数据表中坐标数据进行模糊比较、匹配,如果适配成功,云端服务器将与之相匹配的储存在数据库中的航线通过4G模块传送给地面控制站,并在可视界面上显示,用户用户选择采用云端服务器推荐的该航线,地面控制站将该航线发送给无人机,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行,减少每次都要人为设置航线问题,效率高,降低了人力成本。解决了现有技术中无人机飞行只能通过飞手实时操控或者设定固定的航线来规划航线,操作复杂且重复,影响用户体验与使用效率的技术问题。
在本实施例中,所述步骤2)中,在云端服务器中部署dubbox框架,提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。dubbox是一个分布式服务框架,致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。如果没有分布式的需求,其实是不需要用的;只有在分布式的时候,才有dubbox这样的分布式服务框架的需求,并且本质上就是个远程服务调用的分布式框架。
在本实施例中,所述地面控制站为用户对无人机进行综合管理的终端,包括安装在PC上的客户端(C/S架构),地面控制站安装有GPS定位地图,如高德地图,地面控制站可以通过可视化的方式显示无人机的基本信息、控制无人机、给无人机设置飞行航线,并且可以通过互联网将无人机的各种信息上传至云服务器。
在其他实施例中,GPS定位地图可以为百度地图或者谷歌地图等。
在本实施例中,所述云端服务器为阿里云端服务器。云服务器作为地面控制站和无人机的数据中转站,对地面控制站和无人机进行综合管理。地面控制站和无人机都和云端服务器互联,云端服务器对地面控制站和无人机发送的数据进行数据转发,即将地面控制站的网络协议和无人机通信的私有协议进行相互转换并发送、云端提供数据存储的能力,将传统存储在PC本机或者SD卡中的数据存储在云端,利用云端大数据处理技术,记录无人机的航线数据并及时推荐给下次执行相同飞行任务的无人机。
在其他实施例中,云端服务器可以为华为云端服务器等。
在本实施例中,所述步骤3)中避障指令为当无人机上设置的测距传感器检测到前方出现障碍物后,无人机控制器控制无人机向左或右或上方飞行,绕过障碍物,在绕过障碍物飞行过程,无人机控制器记录绕行障碍物的多个避障点,通过的GPS模块下载避障点的经度纬度值和高度值,并传送给地面控制站。避障指令程序烧录在无人机控制器芯片中,当遇到障碍物后,无人机控制器自动运行避障程序。
在本实施例中,测距传感器为雷达。在其他实施例中,测距传感器可以为红外传感器或超声波传感器等。
实施例二:
当下次执行某一飞行任务时,基于云端的无人机航线规划方法,包括如下步骤,如图2所示:
1)、下次某一架或多架无人机执行任务时,用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据此次飞行任务创建起始点、终点的航点坐标值,并将起始点、终点的航点坐标值的数据发送给云端服务器,云端服务器接收到该数据后与云端数据库中保存的数据表中坐标数据进行模糊比较、匹配:
1.1)、如果适配成功,云端服务器将与之相匹配的储存在数据库中的航线通过4G模块传送给地面控制站,并在可视界面上显示;用户可自行选择是否采用云端服务器推荐的该航线:
1.1.1)、如果用户选择采用云端服务器推荐的该航线,地面控制站将该航线发送给无人机,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行;若在初次飞行中遇到障碍后无人机进行了避障操作,则在本次飞行任务中无人机也会自动进行避障操作;
1.1.2)、如果用户选择不采用云端服务器推荐的该航线,则重复步骤实施例一中的步骤;
1.2)、如果适配不成功,则说明此次飞行任务的航线为新航线,则重复步骤实施例一中的步骤。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现,而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应作为本发明的技术范畴。
Claims (5)
1.一种基于云端的无人机航线规划方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)、搭建无人机控制***:无人机控制***包括云端服务器、地面控制站和无人机;无人机上设置有无人机控制器、相机、图传模块、4G模块和GPS模块,相机、图传模块、4G模块和GPS模块均与无人机控制器之间电连接,无人机与地面控制站通过图传模块通信,云端服务器与无人机之间通过4G模块通信,地面控制站与云端服务器之间通过4G模块进行通信;每架无人机、地面控制站均有一个唯一的编码,一架无人机与一个地面控制站相对应;
2)、用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据飞行任务创建包括起始点、终点的多个航点,并记录各个航点的坐标值,坐标值包括航点的经度值、纬度值和高度值,其中,航点的经度值、纬度值通过地面控制站的GPS模块下载,高度值通过人为输入确定;多个航点生成预设航线,通过dubbox协议,地面控制站将生成的预设航线上传给云端服务器,云端服务器根据无人机编码以及的起始点、终点坐标值对航线进行编码,并储存在云端服务器的数据库中;同时地面控制站通过图传模块将生成的预设航线发送给无人机控制器;
3)、无人机接收到地面控制站的起飞指令后根据预设航线飞行,用户通过地面控制站可以实时查看无人机的飞行状况,地面控制站通过GPS下载无人机的实时飞行各航点的经度、纬度和高度数据,并通过dubbox协议将数据上传给云端服务器:
3.1)、当无人机在飞行过程中遇到障碍物,则无人机控制器执行避障指令,控制无人机绕过障碍物飞行,云端服务器接收到无人机实时飞行各个航点数据后,与步骤2)中对应的预设航线进行匹配、修正,形成新的航线,并在数据库中建立一个由多个航线点坐标数据以及避障点坐标数据组成的数据表,并且与该无人机的编号绑定;
3.2)、当无人机在飞行过程中没有遇到障碍物,则无人机一直沿预设航线飞行;
4)、下次某一架或多架无人机执行任务时,用户通过地面控制站可视化界面打开地图,根据此次飞行任务创建起始点、终点的航点坐标值,并将起始点、终点的航点坐标值的数据发送给云端服务器,云端服务器接收到该数据后与云端数据库中保存的数据表中坐标数据进行模糊比较、匹配:
4.1)、如果适配成功,云端服务器将与之相匹配的储存在数据库中的航线通过4G模块传送给地面控制站,并在可视界面上显示;用户可自行选择是否采用云端服务器推荐的该航线:
4.1.1)、如果用户选择采用云端服务器推荐的该航线,地面控制站将该航线发送给无人机,无人机控制器根据该航线控制无人机飞行;若在初次飞行中遇到障碍后无人机进行了避障操作,则在本次飞行任务中无人机也会自动进行避障操作;
4.1.2)、如果用户选择不采用云端服务器推荐的该航线,则重复步骤1)—3);
4.2)、如果适配不成功,则说明此次飞行任务的航线为新航线,则重复步骤1)—3)。
2.根据权利要求1所述的基于云端的无人机航线规划方法,其特征在于,所述步骤2)中,在云端服务器中部署dubbox框架,提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。
3.根据权利要求1或2所述的基于云端的无人机航线规划方法,其特征在于,所述地面控制站为用户对无人机进行综合管理的终端,包括安装在PC上的客户端,客户端为C/S架构,地面控制站安装有GPS定位地图,包括百度地图、高德地图或者谷歌地图,地面控制站可以通过可视化的方式显示无人机的基本信息、控制无人机、给无人机设置飞行航线,并且可以通过互联网将无人机的各种信息上传至云服务器。
4.根据权利要求3所述的基于云端的无人机航线规划方法,其特征在于,所述云端服务器为阿里云端服务器或者华为云端服务器。
5.根据权利要求4所述的基于云端的无人机航线规划方法,其特征在于,所述步骤3)中避障指令为当无人机上设置的测距传感器检测到前方出现障碍物后,无人机控制器控制无人机向左或右或上方飞行,绕过障碍物,在绕过障碍物飞行过程,无人机控制器记录绕行障碍物的多个避障点,通过的GPS模块下载避障点的经度纬度值和高度值,并传送给地面控制站。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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