CN109946998A - 无人机牧场续航方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机牧场续航方法及***，该方法包括：获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息；获取无人机的飞行位置信息，并根据无人机的飞行位置信息及充电基站的位置信息，生成无人机已靠近充电基站的提示信息；无人机接收提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息；根据剩余电量信息确定无人机是否飞向充电基站进行充电。本发明实施例提供的无人机牧场续航方法及***，根据牧场内充电基站的位置信息和牧场的地理形式，设定无人机的飞行路径，无人机能够根据存储的充电基站的位置信息和飞行路径选择合适的充电基站，并进行充电实现长时间实时监视牧场的目的。

Description

无人机牧场续航方法及***

技术领域

本发明属于无人机应用技术领域，尤其涉及一种无人机牧场续航方法及***。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机的技术不断发展，无人机的应用领域越来越广，其主要应用在航拍、救灾、农业、侦查、环境监测等领域。无人机监视牧场的放牧方式也逐渐进入牧场管理的应用中，另一方面随着多旋翼无人机相关技术的不断成熟，这种结构简单、成本低廉、操控方便的民用飞行器进入牧场管理中，其主要优点是可以垂直起降，对场地要求较低，安全性较高。但是现有电池技术和多旋翼无人机的飞行原理，决定了多旋翼无人机的续航时间一般只有两三个小时，无法满足一次放牧长达十几个小时的需求。

因此，亟需一种能够长时间实时监视牧场的无人机牧场续航方法及***。

发明内容

本发明实施例提供了一种无人机牧场续航方法及***，能够实现无人机根据牧场的充电基站的位置信息选择合适的充电基站充电从而实现长时间实时监视牧场的目的。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种无人机牧场续航方法，该方法包括：获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息；获取无人机的飞行位置信息，并根据无人机的飞行位置信息及充电基站的位置信息，生成无人机已靠近充电基站的提示信息；无人机接收提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息；根据剩余电量信息确定无人机是否飞向充电基站进行充电。

根据本发明实施例的一个方面，根据剩余电量信息确定无人机需要向充电基站进行充电，还包括：获取无人机的当前位置信息，并根据当前位置信息和目标牧场信息计算无人机到达目标牧场的剩余路径上的飞行距离；获取剩余路径及目标牧场上的充电基站分布信息及预放牧用电量；根据飞行距离、充电基站分布信息及预放牧用电量，确定是否飞向充电基站进行充电。

根据本发明实施例的一个方面，根据剩余电量信息确定无人机需要向充电基站进行充电，还包括：根据剩余电量确定最佳充电基站；发送充电预约请求至最佳充电基站；接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息。

根据本发明实施例的一个方面，接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息，还包括充电预约反馈信息为充电预约成功，则将最佳充电基站确定为目标充电基站，无人机飞向目标充电基站进行充电。

根据本发明实施例的一个方面，接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息，还包括充电预约反馈信息为充电预约失败，则重复执行如下步骤：选定次充电基站；发送充电预约信息至次充电基站；接收次充电基站发出的充电预约反馈信息。

根据本发明实施例的一个方面，充电预约请求包括预约时间和充电时长。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种无人机牧场续航***，该***包括获取模块，用于获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息；生成模块，用于获取无人机的飞行位置信息，并根据无人机的飞行位置信息及充电基站的位置信息，生成无人机已靠近充电基站的提示信息；判断模块，用于无人机接收提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息；处理模块，用于根据剩余电量信息确定无人机是否飞向充电基站进行充电。

根据本发明实施例的另一个方面，处理模块还用于获取无人机的当前位置信息，并根据当前位置信息和目标牧场信息计算无人机到达目标牧场的剩余路径上的飞行距离；获取剩余路径及目标牧场上的充电基站分布信息及预放牧用电量；根据飞行距离、充电基站分布信息及预放牧用电量，确定是否飞向充电基站进行充电。

根据本发明实施例的另一个方面，处理模块还用于根据剩余电量确定最佳充电基站；发送充电预约请求至最佳充电基站；接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息。

根据本发明实施例的另一个方面，处理模块还用于充电预约反馈信息为充电预约成功，则将最佳充电基站确定为目标充电基站，无人机飞向目标充电基站进行充电。

与现有技术相比，本申请实施例提供的无人机牧场续航方法及***，根据牧场内充电基站的位置信息和牧场的地理形式结合无人机的续航时间，设定无人机的飞行路径，无人机能够根据存储的充电基站的位置信息和飞行路径选择合适的充电基站，并进行充电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的无人机牧场续航方法的***架构示意图；

图2是本发明一实施例的无人机牧场续航方法的流程示意图；

图3是本发明另一实施例的无人机牧场续航方法的流程示意图；

图4是本发明又一实施例的无人机牧场续航方法的流程示意图；

图5是本发明一实施例的无人机牧场续航***的结构示意图。

附图中：

1-无人机；21-第一充电基站；22-第二充电基站；23-第三充电基站；24-第四充电基站；3-剩余电量飞行范围；4-飞行路径；5-目标牧场。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，详细描述根据本发明实施例的无人机牧场续航方法及***。应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。

图1示出根据本发明实施例的无人机牧场续航的***架构示意图，为了使表达清晰，各标号的物件之间不是按实际比例显示。该***包括：无人机1、第一充电基站21、第二充电基站22、第三充电基站23、第四充电基站24。在本发明的实施例中，第一充电基站21、第二充电基站22、第三充电基站23、第四充电基站24为具有预定电量、固定在预设位置、能够对无人机进行充电的装置。在本发明的实施例中，充电基站的个数和位置分布根据不同的牧场情况以及放牧密集程度具体而定，本发明不做具体限制。在本发明的实施例中，无人机1能够与牧场的第一充电基站21、第二充电基站22、第三充电基站23、第四充电基站24之间进行通信。

在本发明的实施例中，如图1所示，当无人机1飞到第一充电基站21和第二充电基站22附近时，无人机1接收到附近有充电基站的提示信息，根据当前无人机1所在的位置信息和剩余电量信息判断无人机如果不充电能否飞到下一个充电基站或目标牧场。其中，这里所谓的剩余电量飞行范围3所示的范围为无人机1收到提示信息后获得的剩余电量能够飞行的飞行范围简称为剩余电量飞行范围，飞行路径4为预先设定的无人机飞行路径，目标牧场5为放牧者事先预定的确定时间范围内所放牧的目标场所。在图1中，当无人机1收到附近有充电基站的提示信息，例如附近有第一充电基站21的提示信息后，根据无人机1的剩余电量飞行范围3、飞行路径4和飞行路径4上的第二充电基站22、第三充电基站23及第四充电基站24等其他充电基站的位置信息，确定第二充电基站22为最佳充电基站，向第二充电基站22发出充电请求，如果第二充电基站22的反馈信息为请求成功，则无人机1向第二充电基站22飞行；如果第二充电基站22的反馈信息为请求失败，则向第一充电基站21发出充电请求。可以理解的是，如果无人机1的剩余电量飞行范围可以把第三充电基站23包含在里面，换句话说无人机1的剩余电量不仅能够飞行至第二充电基站22还能飞行至相对于第二充电基站22稍微远一些的第三充电基站23，则无人机1可以选择暂不向当前飞行位置处的第一充电基站21发出充电请求，而是向第二充电基站22和/或第三充电基站23发出预约充电请求，并根据第二充电基站22和/或第三充电基站23的充电预约反馈信息确定飞向第一充电基站21、第二充电基站22及第三充电基站23中的哪个进行充电，如果向第二充电基站22和第三充电基站23均发出了预约充电请求并均收到了预约成功的信息，则无人机选择飞向第三充电基站23进行充电。

本发明提供的无人机牧场续航方法，通过获取无人机去往目标牧场的沿途路径上分布的充电基站的位置信息，能够在无人机到达充电基站附近时收到提示信息，无人机根据剩余电量选择充电或不充电，避免了无人机在剩余电量低需要充电时附近没有充电基站的问题出现。

图2示出根据本发明一实施例的无人机牧场续航方法的流程图。如图2所示，本发明实施例中的无人机牧场续航方法100，包括以下步骤：

S110，获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息。

在S110中，获取到的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息可以存储在无人机或云平台上，获取到的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息也可以存储在牧场监控人员操作的智能终端，可以理解的是智能终端可以是微型计算机、平板电脑或手机等。

S120，获取无人机的飞行位置信息，并根据无人机的飞行位置信息及充电基站的位置信息，生成无人机已靠近充电基站的提示信息。

在S120中，无人机上设置有定位模块，当S110中的信息存储在无人机上时，无人机上预设有提示数据，在无人机的实时位置与充电基站之间的距离满足提示数据时发出提示信息；同理，当S110中的信息存储在智能终端时，则在智能终端预设有提示数据，在无人机的实时位置与充电基站之间的距离满足提示数据时发出提示信息。

S130，无人机接收提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息。

在S130中，根据无人机的电压和电流通过运算可以得到无人机的剩余电量。

S140，根据剩余电量信息确定无人机是否飞向充电基站进行充电。

在S140中，当S110中的信息存储在无人机上时，通过在无人机的处理器上输入算法能够获取无人机剩余电量并进行判断是否需要充电；当S110中的信息存储在智能终端时，在智能终端设置算法通过定位模块获得无人机的实时位置和获得的无人机剩余电量进行判断是否需要充电。

在本发明一些实施例中，无人机包括存储模块、定位模块、数据处理模块、通信模块、电量监测模块和充电模块，存储模块存储充电基站的位置信息以及预设数据，定位模块能够实时监测无人机所在的位置，数据处理模块用于算法的运算，通信模块用于无人机与充电基站之间的通信，电量监测模块用于检测无人机的电流和电压并根据无人机的电流和电压换算得到无人机的剩余电量，充电模块用于通过与充电基站的连接给无人机储存电量。

请一并参阅图2，图2与图1相同的步骤使用相同的编号。如图2所示，无人机牧场续航方法200基本相同于图1所示的人机牧场续航方法100，不同之处在于，S140包括如下步骤：

S141：获取无人机的当前位置信息，并根据当前位置信息和目标牧场信息计算无人机到达目标牧场的剩余路径上的飞行距离。

S142：获取剩余路径及目标牧场上的充电基站分布信息及预放牧用电量。

本发明一些实施例中，无人机还包括：

信息采集模块，用于采集放牧动物群向前移动的速度、停歇时间、无人机饱和电量时的电压值和电流值。

此时无人机的数据处理模块还用于处理信息采集模块采集到的数据。

在S142中，预放牧用电量通过无人机的实时位置与目标牧场之间的飞行距离确定。

S143：根据飞行距离、充电基站分布信息及预放牧用电量，确定是否飞向充电基站进行充电。

在S143中，根据信息采集模块采集放牧动物群向前移动的速度V和停歇时间以及无人机在满载的饱和电量值时以V的速度飞行的时间T；无人机的处理器运算得到无人机满载的饱和电量时能够飞行的最大距离值Lmax，Lmax＝V*T。

在本发明一些实施例中，为了准确的计算无人机在满载的饱和电量时以V的速度飞行的距离，还需要获取无人机在空中同一位置停留时间之和T1，垂直升起和降落的时间之和T2；获取无人机在饱和电量时以V的速度直线飞行的到电量最低值所飞行的最长时间T0；处理器运算得到T，T＝T0-T1-T2。

在此基础上，根据无人机剩余电量与无人机满载的饱和电量相比得到无人机剩余电量随放牧动物群向前移动还可以飞行的距离，从而确定无人机是否需要飞向充电基站进行充电。可以理解的是，为了更准确的确定无人机是否需要飞向充电基站进行充电，无人机的最低飞行电量、无人机的实际飞行路径等各方面都需要考量，本发明不再一一赘述。

请一并参阅图3，图3与图2、图1相同的步骤使用相同的编号。如图3所示，无人机牧场续航方法300基本相同于图2和图1所示的人机牧场续航方法100和200，不同之处在于，S140包括如下步骤：

本发明一些实施例中，S140还包括如下步骤：

S144：根据剩余电量确定最佳充电基站。

在S144中，最佳充电基站是无人机剩余电量可飞行范围的最远距离和离无人机的飞行路径最近的综合考量。

S145：发送充电预约请求至最佳充电基站。

在S145中，充电预约请求包括预约时间和充电时长。

S146：接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息。

在S146中，接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息，还包括充电预约反馈信息为充电预约成功，则将最佳充电基站确定为目标充电基站，无人机飞向目标充电基站进行充电。

本发明的一些实施例中，接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息，还包括充电预约反馈信息为充电预约失败，则重复执行如下步骤：

选定次充电基站。

发送充电预约信息至次充电基站。

接收次充电基站发出的充电预约反馈信息。

可以理解的是，最佳充电基站预约失败的情况包括：无人机预约最佳充电基站的预约时间空闲但是可预约的充电时长不满足无人机的需要或无人机预约时间已被约占不可预约如果预约有其他可预约时间两种情况。在一些可选实施例中，最佳充电基站反馈充电预约失败信息以及其他可预约时间或无人机请求的预约时间可以充电的时长。无人机根据接收到的信息选择继续向最佳充电基站预约还是向次充电基站预约。

图4是本发明一实施例提供的无人机牧场续航***的结构示意图。如图4所示，无人机牧场续航***400与无人机牧场续航方法100相对应，无人机牧场续航***400具体包括：

获取模块410，用于获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息。

生成模块420，用于获取无人机的飞行位置信息，并根据无人机的飞行位置信息及充电基站的位置信息，生成无人机已靠近充电基站的提示信息。

判断模块430，用于无人机接收提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息。

处理模块440，用于根据剩余电量信息确定无人机是否飞向充电基站进行充电。

在本发明的一些实施例中，处理模块还用于：获取无人机的当前位置信息，并根据当前位置信息和目标牧场信息计算无人机到达目标牧场的剩余路径上的飞行距离；获取剩余路径及目标牧场上的充电基站分布信息及预放牧用电量；根据飞行距离、充电基站分布信息及预放牧用电量，确定是否飞向充电基站进行充电。

在本发明的一些实施例中，处理模块还用于根据剩余电量确定最佳充电基站；发送充电预约请求至最佳充电基站；接收最佳充电基站发出的充电预约反馈信息。

在本发明的一些实施例中，处理模块还用于充电预约反馈信息为充电预约成功，则将最佳充电基站确定为目标充电基站，无人机飞向目标充电基站进行充电。

本发明实施例提供的无人机牧场续航方法及***，通过获取牧场内充电基站的位置信息和牧场的地理形式，设定无人机的飞行路径，根据存储的充电基站的位置信息在无人机到达存储的充电基站附近时发出提示信息，提示无人机确定剩余电量是否需要充电，防止无人机飞到电量低时附近没有充电基站的问题的发生，进一步无人机通过向充电基站发送请求的方式预约充电基站，避免了无人机到达充电基站不能及时充电需要等待的问题，通过次充电基站的选择提高了无人机的可选择范围。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者***描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机牧场续航方法，其特征在于，所述方法包括：

获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在所述目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息；

获取无人机的飞行位置信息，并根据所述无人机的飞行位置信息及所述充电基站的位置信息，生成所述无人机已靠近充电基站的提示信息；

所述无人机接收所述提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息；

根据所述剩余电量信息确定所述无人机是否飞向所述充电基站进行充电。

2.根据权利要求1所述的无人机牧场续航方法，所述根据所述剩余电量信息确定所述无人机是否飞向所述充电基站进行充电，还包括：

获取无人机的当前位置信息，并根据所述当前位置信息和所述目标牧场信息计算所述无人机到达所述目标牧场的剩余路径上的飞行距离；

获取所述剩余路径及所述目标牧场上的充电基站分布信息及预放牧用电量；

根据所述飞行距离、所述充电基站分布信息及所述预放牧用电量，确定是否飞向所述充电基站进行充电。

3.根据权利要求1所述的无人机牧场续航方法，其特征在于，所述根据所述剩余电量信息确定所述无人机是否飞向所述充电基站进行充电，还包括：

根据所述剩余电量确定最佳充电基站；

发送充电预约请求至所述最佳充电基站；

接收所述最佳充电基站发出的充电预约反馈信息。

4.根据权利要求3所述的无人机牧场续航方法，其特征在于，所述接收所述最佳充电基站发出的充电预约反馈信息，还包括所述充电预约反馈信息为充电预约成功，则将所述最佳充电基站确定为目标充电基站，所述无人机飞向所述目标充电基站进行充电。

5.根据权利要求4所述的无人机牧场续航方法，其特征在于，所述接收所述最佳充电基站发出的充电预约反馈信息，还包括所述充电预约反馈信息为充电预约失败，则重复执行如下步骤：

选定次充电基站；

发送充电预约信息至所述次充电基站；

接收所述次充电基站发出的充电预约反馈信息。

6.根据权利要求3至5任意一项所述的无人机牧场续航方法，其特征在于，所述充电预约请求包括预约时间和充电时长。

7.一种无人机牧场续航***，其特征在于，所述***包括：

获取模块，用于获取基于无人机放牧的目标牧场信息、沿途路径信息及在所述目标牧场和沿途路径上分布的充电基站的位置信息；

生成模块，用于获取无人机的飞行位置信息，并根据所述无人机的飞行位置信息及所述充电基站的位置信息，生成所述无人机已靠近充电基站的提示信息；

判断模块，用于所述无人机接收所述提示信息之后，判断自身剩余电量并发出剩余电量信息；

处理模块，用于根据所述剩余电量信息确定所述无人机是否飞向所述充电基站进行充电。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，

所述处理模块还用于：

获取无人机的当前位置信息，并根据所述当前位置信息和所述目标牧场信息计算所述无人机到达所述目标牧场的剩余路径上的飞行距离；

获取所述剩余路径及所述目标牧场上的充电基站分布信息及预放牧用电量；

根据所述飞行距离、所述充电基站分布信息及所述预放牧用电量，确定是否飞向所述充电基站进行充电。

9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，

所述处理模块还用于根据所述剩余电量确定最佳充电基站；

发送充电预约请求至所述最佳充电基站；

接收所述最佳充电基站发出的充电预约反馈信息。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，

所述处理模块还用于所述充电预约反馈信息为充电预约成功，则将所述最佳充电基站确定为目标充电基站，所述无人机飞向所述目标充电基站进行充电。