CN116166045A - 基于5gs的无人机控制方法、***和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于5GS的无人机控制方法、***和存储介质,可广泛应用于5G通信技术领域。本发明通过应用于5GS,从而可以利用5GS的低延迟、高容量和高可靠性特定,收集目标感兴趣区域内所有无人机的飞行信息,并根据飞行信息对目标无人机进行探测与避让辅助分析后,在将分析结果发送到无人机***模块,以使无人机***模块根据分析结果生成探测与避让决策,并根据探测与避让决策控制目标无人机的操作过程,从而可以从宏观上调节目前区域内无人机的飞行过程,有效且准确地完成避让过程,同时降低无人机自身的能耗,有效提高无人机的电池续航能力。
Description
技术领域
本发明涉及5G通信技术领域,尤其是一种基于5GS的无人机控制方法、***和存储介质。
背景技术
相关技术中,无人机DAA研究主要集中在无人机之间使用PC5接口的直接通信方式在本地执行碰撞的检查和避让。这种方式能在一定程度上接近碰撞检查和避让问题。但是,随着无人机普及和应用,这种碰撞检测和避让方式无法获取更全面、深层的信息,从而无法选择最优的避让策略。并且,目前无人机的主要动力源来自锂聚合物电池,无人机需要尽可能减轻起飞重量以提高续航能力,因此无法携带较重的大容量电池,导致无人机的续航能力非常有限,而将DAA功能设置在本地执行,则会增加无人机的能耗,从而降低无人机的续航能力。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种基于5GS的无人机控制方法、***和存储介质,能够提供更加准确有效的避让策略,并提高无人机的电池续航能力。
一方面,本发明实施例提供了一种基于5GS的无人机控制方法,所述方法应用于5GS,所述方法包括以下步骤:
获取无人机***模块发送的第一请求信息,所述第一请求信息用于请求进行探测与避让辅助分析,所述无人机***模块包括无人机***流量管理模块和无人机***服务提供模块;
根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机;
获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,所述飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向和电池电量;
根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果;
将所述分析结果发送到所述无人机***模块,以使所述无人机***模块根据所述分析结果生成探测与避让决策,并根据所述探测与避让决策控制所述目标无人机的操作过程。
在一些实施例中,在所述获取无人机***模块发送的第一请求信息之前,所述方法还包括以下步骤:
获取无人机***模块发送的订阅请求;
根据所述订阅请求确定所述目标感兴趣区域。
在一些实施例中,所述根据所述订阅请求确定所述目标感兴趣区域,包括:
当所述订阅请求中分析的目标区域为经纬度范围;
将所述目标区域的信息映射为目标感兴趣区域,所述目标感兴趣区域由小区ID或小区TAI列表表示。
在一些实施例中,在所述将所述目标区域的信息映射为目标感兴趣区域后,所述方法还包括以下步骤:
获取无人机的网络能力;
根据所述无人机的网络能力和所述目标感兴趣区域确定所述5GS中的NWDAF。
在一些实施例中,所述根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机,包括:
根据所述第一请求信息监控所述目标感兴趣区域内的无人机变动信息,所述无人机变动信息用于表征无人机进入或离开所述目标感兴趣区域;
根据所述无人机变动信息更新所述目标感兴趣区域内的无人机列表;
根据更新后的所述无人机列表确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机。
在一些实施例中,所述根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果,包括:
根据所述当前时间节点的飞行信息预测所述目标无人机的下一时间节点的飞行信息;
确定所述下一时间节点的飞行信息的预测置信度;
根据所述预测置信度生成探测与避让分析结果。
在一些实施例中,所述获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,包括:
以预设时间周期获取目标无人机在当前时间节点的飞行信息。
另一方面,本发明实施例提供了一种基于5GS的无人机控制***,所述***应用于5GS,所述***包括:
第一模块,用于获取无人机***模块发送的第一请求信息,所述第一请求信息用于请求进行探测与避让辅助分析,所述无人机***模块包括无人机***流量管理模块和无人机***服务提供模块;
第二模块,用于根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机;
第三模块,用于获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,所述飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向和电池电量;
第四模块,用于根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果;
第五模块,用于将所述分析结果发送到所述无人机***模块,以使所述无人机***模块根据所述分析结果生成探测与避让决策,并根据所述探测与避让决策控制所述目标无人机的操作过程。
另一方面,本发明实施例提供了一种基于5GS的无人机控制***,包括:
至少一个存储器,用于存储程序;
至少一个处理器,用于加载所述程序以执行所述的基于5GS的无人机控制方法。
另一方面,本发明实施例提供了一种存储介质,其中存储有计算机可执行的程序,所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现所述的基于5GS的无人机控制方法。
本发明实施例提供的一种基于5GS的无人机控制方法,具有如下有益效果:
本实施例通过应用于5GS,从而可以利用5GS的低延迟、高容量和高可靠性特定,收集目标感兴趣区域内所有无人机的飞行信息,并根据飞行信息对目标无人机进行探测与避让辅助分析后,在将分析结果发送到无人机***模块,以使无人机***模块根据分析结果生成探测与避让决策,并根据探测与避让决策控制目标无人机的操作过程,从而可以从宏观上调节目前区域内无人机的飞行过程,有效且准确地完成避让过程,同时降低无人机自身的能耗,有效提高无人机的电池续航能力。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明,其中:
图1为本发明实施例一种基于5GS的无人机控制方法的流程图;
图2为本发明实施例一种基于5GS的无人机控制方法的应用流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,若干的含义是一个以上,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在进行具体实施例的描述之前,对本申请实施例涉及的术语进行如下解释:
RAN:英文全称为Radio Access Network,中文解释为无线接入网。其起到接口作用,能是用户能够方便和经济地享用各种宽屏多媒体信息。
AMF:英文全称为Access and Mobility Management Function,中文解释为接入和移动性管理功能网元,其功能包括连接管理、可达性管理、流动性管理、接入授权等。
GLMC:英文全称为Gateway Mobile Location Centre,中文解释为网关移动定位中心。
NWDAF:英文全称为Network Data Application Function,中文解释为网络数据分析功能。
UAS-NF:英文全称为Uncrewed Aerial Systems Network Function,中文解释为无人驾驶航空***网络功能。
UTM:英文全称为UAS Traffic Management,中文解释为无人机***流量管理。
USS:英文全称为UAS Service Supplier,中文解释为无人机***服务提供商。
UAV:英文全称为Unmanned Aerial Vehicle,中文解释为无人驾驶飞机,简称无人机。
DAA:英文全称为Detect and Avoid,中文解释为探测与避让。
AOI:英文全称为Area of Interest,中文解释为感兴趣区域。
本申请实施例提供了一种基于5GS的无人机控制方法、***和存储介质。本实施例通过使用5GS为UTM/USS提供无人机DAA辅助信息,利用5GS的低延迟、高容量、高可靠性以及传感能力来收集和分析无人机的飞行信息,然后将辅助分析结果反馈给UTM/USS,由UTM/USS对区域内的无人机DAA进行宏观调控,从而在确保无人机飞行安全的同时降低无人机的能耗,提高无人机的续航能力。
下面结合附图对本申请实施例进行具体阐述:
参照图1,本发明实施例提供了一种基于5GS的无人机控制方法,本实施例的方法应用于5GS。在应用过程中,本实施例的方法包括但不限于以下步骤:
步骤S110、获取无人机***模块发送的第一请求信息,其中,第一请求信息用于请求进行探测与避让辅助分析,无人机***模块包括无人机***流量管理模块(UTM)和无人机***服务提供模块(USS);
步骤S120、根据第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机;
步骤S130、获取目标无人机在当前时间节点的飞行信息,其中,飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向和电池电量;获取过程可以以预设时间周期定期飞行信息;
步骤S140、根据飞行信息对目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果;
步骤S150、将分析结果发送到无人机***模块,以使无人机***模块根据分析结果生成探测与避让决策,并根据探测与避让决策控制目标无人机的操作过程。
在本申请实施例中,在获取无人机***模块发送的第一请求信息之前,本实施例通过获取无人机***模块发送的订阅请求后,根据订阅请求确定目标感兴趣区域。具体地,当订阅请求中分析的目标区域为经纬度范围,将目标区域的信息映射为目标感兴趣区域。其中,目标感兴趣区域由小区ID或小区TAI列表表示。
在将目标区域的信息映射为目标感兴趣区域后,本实施例还获取无人机的网络能力,再根据无人机的网络能力和目标感兴趣区域确定5GS中的NWDAF,从而可以确定符合当前无人机场景的NWDAF来进行分析,提高分析准确度。
在本申请实施例中,在根据第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机时,可以通过以下方式实现:
根据第一请求信息监控目标感兴趣区域内的无人机变动信息,根据无人机变动信息更新目标感兴趣区域内的无人机列表;然后根据更新后的无人机列表确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机。在本实施例中,当无人机进入目标感兴趣区域时,需要更新无人机列表,使其与当前时间点的无人机信息对应。当无人机离开目标感兴趣区域时,也需要更新无人机列表,使其与当前时间点的无人机信息对应。
在本申请实施例中,在根据飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果的过程中,可以根据当前时间节点的飞行信息预测目标无人机的下一时间节点的飞行信息,然后确定下一时间节点的飞行信息的预测置信度后,再根据预测置信度生成探测与避让分析结果。在本实施例中,置信度也称为可靠度、或置信水平、置信系数,即在抽样对总体参数作出估计时,由于样本的随机性,其结论总是不确定的。因此,采用一种概率的陈述方法,也就是数理统计中的区间估计法,即估计值与总体参数在一定允许的误差范围以内,其相应的概率有多大,这个相应的概率称作置信度。
在一些实施例中,5GS包括RAN、AMF、GLMC、NWDAF和UAS-NF。当本实施例应用于5GS时,如图2所示,5GS与无人机、UTM/USS的交互过程包括但不限于以下步骤:
步骤一、UAV向USS/UTM发起认证和授权流程,确保UAV成功注册到USS/UTM,UAV因此获得USS/UTM的操作权限;
步骤二、USS/UTM向UAS-NF发起订阅DAA辅助分析请求消息,从而可以将UAV的DAA操作卸载到USS/UTM中。其中,请求消息中包括分析ID:DAA辅助分析、分析的目标:所有UAV/3GPP接入的UAV、分析的目标区域:经纬度范围/小区ID/TAI、分析报告的周期(例如2s)等信息;
步骤三、UAS-NF授权USS/UTM的请求,如果请求中分析的目标区域为经纬度范围,USA-NF会将目标区域信息映射为由小区ID或TAI列表表示的目标AOI,并根据UAV的能力或网络能力、目标区域信息等确定NWDAF,然后向NWDAF发起DAA辅助分析请求;
步骤四、NWDAF向AMF请求获取目标区域中UAV的标识信息,AMF将目标感兴趣区域中的UAV列表响应给NWDAF;
步骤五、NWDAF向AMF订阅UAV存在监控事件,使得NWDAF可以监控目标感兴趣区域内UAV的变化情况;
步骤六、UAV-3进入了USS/UTM进行DAA调控的目标感兴趣区域并通过USS认证和授权;
步骤七、AMF将UAV-3的标识添加到UAV列表中,并将更新后的UAV列表通知给NWDAF;
步骤八、NWDAF向GLMC请求UAV的飞行信息,请求消息中包括分析的目标区域、UAV列表、获取飞行信息的周期;
步骤九、GLMC对各UAV发起定位监测以定期收集各UAV的飞行信息,并指示定位监测原因为DAA辅助分析。其中,飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向以及电池电量等形象。具体地,当UAV接收到DAA分析指示时电池电量信息由UVA上报给GLMC;
步骤十、GLMC将收集的目标区域内各UAV的飞行信息列表定期响应给NWDAF;
步骤十一、NWDAF根据各UAV的飞行信息对UAV进行DAA辅助分析;
步骤十二、NWDAF将DAA辅助分析结果响应给UAS-AF;
步骤十三、UAS-AF将DAA辅助分析结果转发给USS/UTM;
步骤十四、USS/UTM根据DAA辅助分析结果对相应的UAV进行DAA决策和操作。
综上可知,本申请实施例提供的一种基于5GS的无人机控制方法,利用了5GS低延迟、高容量和高可靠性的特点,收集和分析区域内无人机的飞行信息,最终由UTM/USS对无人机进行DAA控制,实现了将无人机DAA控制卸载到UTM/USS中,一方面,可以降低无人机自身的能耗,提高续航能力;另一方面,UTM/USS根据5GS反馈的无人机DAA辅助信息为区域内的无人机进行DAA宏观调控,可以让DAA决策更智能、更优化,无人机在进行DAA时无需反复避让,也能达到降低无人机能耗的效果。
本发明实施例提供了一种基于5GS的无人机控制***,该***应用于5GS,该***包括:
第一模块,用于获取无人机***模块发送的第一请求信息,所述第一请求信息用于请求进行探测与避让辅助分析,所述无人机***模块包括无人机***流量管理模块和无人机***服务提供模块;
第二模块,用于根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机;
第三模块,用于获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,所述飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向和电池电量;
第四模块,用于根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果;
第五模块,用于将所述分析结果发送到所述无人机***模块,以使所述无人机***模块根据所述分析结果生成探测与避让决策,并根据所述探测与避让决策控制所述目标无人机的操作过程。
本发明方法实施例的内容均适用于本***实施例,本***实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种基于5GS的无人机控制***,包括:
至少一个存储器,用于存储程序;
至少一个处理器,用于加载所述程序以执行图1所示的基于5GS的无人机控制方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本***实施例,本***实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种存储介质,其中存储有计算机可执行的程序,所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现图1所示的基于5GS的无人机控制方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本存储介质实施例,本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行图1所示的基于5GS的无人机控制方法。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,所述方法应用于5GS,所述方法包括以下步骤:
获取无人机***模块发送的第一请求信息,所述第一请求信息用于请求进行探测与避让辅助分析,所述无人机***模块包括无人机***流量管理模块和无人机***服务提供模块;
根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机;
获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,所述飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向和电池电量;
根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果;
将所述分析结果发送到所述无人机***模块,以使所述无人机***模块根据所述分析结果生成探测与避让决策,并根据所述探测与避让决策控制所述目标无人机的操作过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,在所述获取无人机***模块发送的第一请求信息之前,所述方法还包括以下步骤:
获取无人机***模块发送的订阅请求;
根据所述订阅请求确定所述目标感兴趣区域。
3.根据权利要求2所述的一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,所述根据所述订阅请求确定所述目标感兴趣区域,包括:
当所述订阅请求中分析的目标区域为经纬度范围;
将所述目标区域的信息映射为目标感兴趣区域,所述目标感兴趣区域由小区ID或小区TAI列表表示。
4.根据权利要求3所述的一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,在所述将所述目标区域的信息映射为目标感兴趣区域后,所述方法还包括以下步骤:
获取无人机的网络能力;
根据所述无人机的网络能力和所述目标感兴趣区域确定所述5GS中的NWDAF。
5.根据权利要求1所述的一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,所述根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机,包括:
根据所述第一请求信息监控所述目标感兴趣区域内的无人机变动信息,所述无人机变动信息用于表征无人机进入或离开所述目标感兴趣区域;
根据所述无人机变动信息更新所述目标感兴趣区域内的无人机列表;
根据更新后的所述无人机列表确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机。
6.根据权利要求1所述的一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,所述根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果,包括:
根据所述当前时间节点的飞行信息预测所述目标无人机的下一时间节点的飞行信息;
确定所述下一时间节点的飞行信息的预测置信度;
根据所述预测置信度生成探测与避让分析结果。
7.根据权利要求1所述的一种基于5GS的无人机控制方法,其特征在于,所述获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,包括:
以预设时间周期获取目标无人机在当前时间节点的飞行信息。
8.一种基于5GS的无人机控制***,其特征在于,所述***应用于5GS,所述***包括:
第一模块,用于获取无人机***模块发送的第一请求信息,所述第一请求信息用于请求进行探测与避让辅助分析,所述无人机***模块包括无人机***流量管理模块和无人机***服务提供模块;
第二模块,用于根据所述第一请求信息确定目标感兴趣区域内的所有无人机作为目标无人机;
第三模块,用于获取所述目标无人机在当前时间节点的飞行信息,所述飞行信息包括飞行位置、飞行高度、飞行速度、飞行方向和电池电量;
第四模块,用于根据所述飞行信息对所述目标无人机进行探测与避让辅助分析,得到分析结果;
第五模块,用于将所述分析结果发送到所述无人机***模块,以使所述无人机***模块根据所述分析结果生成探测与避让决策,并根据所述探测与避让决策控制所述目标无人机的操作过程。
9.一种基于5GS的无人机控制***,其特征在于,包括:
至少一个存储器,用于存储程序;
至少一个处理器,用于加载所述程序以执行如权利要求1-7任一项所述的基于5GS的无人机控制方法。
10.一种存储介质,其特征在于,其中存储有计算机可执行的程序,所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的基于5GS的无人机控制方法。
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