发明内容
本发明的目的是提供一种基于5G传输的网联无人机管理云平台,能够辅助无人机规划迫降点,延长其执行巡航任务时长,实现对无人机巡航的合理化管理。
本发明采取的技术方案具体如下:
一种基于5G传输的网联无人机管理云平台,包括位置采集模块、续航监测模块、报警模块、预测模块、勘探模块、迫降模块以及中央控制模块;
所述位置采集模块用于实时获取无人机的位置信息;
所述续航监测模块用于实时获取无人机的电池电量,并依据所述无人机的电池电量测算无人机的续航里程;
所述报警模块用于根据所述无人机的位置信息和续航里程判断无人机是否需要返航;
若是,则发出报警信号,并向无人机飞控发送返航指令;
若否,则表明所述无人机续航能力正常,且以当前节点为结束节点构建监控时段,并在所述监控时段内设置多个采样节点,且将各个所述采样节点下无人机的电池电量标定为待评估参数;
所述预测模块用于根据待评估参数测算预测节点下无人机的预测电量,以及预测节点下无人机的预测里程,且在所述预测里程大于或等于返航点与无人机位置之间的距离时,发出预警信号;
所述勘探模块用于采集巡航区域中的图像信息,并将所述图像信息上传至云端存储;
所述迫降模块用于在报警信号发出时,根据所述图像信息寻找迫降点,并在所述迫降点确定之后,测算迫降点与无人机实时位置之间的距离;
中央控制模块,所述中央控制模块用于收发所述位置采集模块、续航监测模块、报警模块、预测模块、勘探模块以及迫降模块之间的流转信息。
在一种优选方案中,所述续航监测模块包括监测单元和测算单元,所述监测单元用于实时采集所述无人机的电池电量,所述测算单元用于测算无人机的续航里程,且所述测算单元内预设有测算函数;
将所述无人机的电池电量和续航系数输入至测算函数中,能实时输出所述无人机的续航里程;
其中,所述续航系数为单位电量下无人机的行进里程。
在一种优选方案中,所述报警模块执行时,会实时获取所述无人机的位置坐标以及返航点坐标之间的距离,并将其标定为待评估里程;
对所述待评估里程和无人机的续航里程进行做差处理,得到偏差里程数;
所述报警模块内设置有用于与偏差里程数进行比对的评估阈值;
所述偏差里程数大于或等于评估阈值时,则表明所述无人机续航能力正常;
所述偏差里程数小于评估阈值时,则表明所述无人机续航能力不足。
在一种优选方案中,所述预测模块包括趋势分析单元和预测单元,所述趋势分析单元用于根据待评估参数测算无人机的电池电量损耗趋势值,所述预测单元用于根据当前节点下无人机的实际电量、电池电量损耗趋势值以及预测节点与当前节点之间的时段测算无人机的预测电量;
其中,所述趋势分析单元的执行优先级高于预测单元的执行优先级。
在一种优选方案中,所述趋势分析单元内预设有趋势分析函数,将所述待评估参数输入至趋势分析函数中后,其输出结果被标定为电池电量损耗趋势值;
所述预测单元内预设有预测函数,将所述当前节点下的无人机的实际电量、电池电量损耗趋势值以及预测节点与当前节点之间的时段输入至预测函数后,其输出结果被标定为预测电量。
在一种优选方案中,所述勘探模块包括摄录单元和测量单元,所述摄录单元用于采集巡航区域中的图像信息,所述测量单元用于拾取巡航区域的边缘坐标以及测量巡航区域面积;
其中,所述测量单元内设置有测量函数,所述测量函数用于根据巡航区域的边缘坐标测算巡航区域面积。
在一种优选方案中,所述摄录单元为采样相机,所述采样相机用于摄录无人机续航区域内的环境信息;
其中,所述采样相机为双目相机。
在一种优选方案中,所述迫降模块依据所述测量单元确定无人机的安全降落面积,并根据所述安全降落面积对续航区域进行拆分处理,得到多个待评估区域;
所述迫降模块包括用于对待评估区域执行筛分处理的筛分单元,所述筛分单元内设置有安全降落面积对应的标准图像,在其执行时,将所述待评估区域对应的图像标定为待评估图像,再将所述待评估图像与标准图像进行比对,得到图像相似度;
其中,所述筛分单元内还设有用于与图像相似度相比对的筛分阈值;
当所述图像相似度大于或等于筛分阈值时,则将其对应的所述待评估区域标定为临时迫降点;
当所述图像相似度小于筛分阈值时,则将其对应的所述待评估区域标定为非迫降点。
在一种优选方案中,所述报警信号发出后,且所述无人机执行返航,则不向所述迫降模块发送执行指令;
所述迫降模块接收执行指令时,同步计算所有临时迫降点与无人机之间的距离,并将其标定为待校验里程;
将所述待校验里程与续航里程进行实时比较;
若所述待校验里程大于或等于续航里程,则将其对应的临时迫降点标定为不可执行迫降点;
若所述待校验里程小于续航里程,则将其对应的临时迫降点标定为可执行迫降点。
本发明还提供了,一种基于5G传输的网联无人机管理终端,包括:
至少一个处理器;
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;
其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述的基于5G传输的网联无人机管理云平台。
本发明取得的技术效果为:
本发明能够根据无人机的电量测算其续航里程,并在续航能力不足时发出报警信号,且根据报警信号可以选择返航或者继续巡航,继续巡航的过程中会为其规划临时迫降点,延长其执行巡航任务时长,在续航能力正常时,会通过预测模块来预测无人机的预测里程,辅助操作者提前规划无人机的巡航任务,且还能够在其续航能力不足之前提前发出预警信号,实现对无人机巡航的合理化管理,提升无人机巡航管理的灵活性。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个较佳的实施方式中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
请参阅图1和图2所示,本发明提供了一种基于5G传输的网联无人机管理云平台,包括位置采集模块、续航监测模块、报警模块、预测模块、勘探模块、迫降模块以及中央控制模块;
位置采集模块用于实时获取无人机的位置信息;
续航监测模块用于实时获取无人机的电池电量,并依据无人机的电池电量测算无人机的续航里程;
报警模块用于根据无人机的位置信息和续航里程判断无人机是否需要返航;
若是,则发出报警信号,并向无人机飞控发送返航指令;
若否,则表明无人机续航能力正常,且以当前节点为结束节点构建监控时段,并在监控时段内设置多个采样节点,且将各个采样节点下无人机的电池电量标定为待评估参数;
预测模块用于根据待评估参数测算预测节点下无人机的预测电量,以及预测节点下无人机的预测里程,且在预测里程大于或等于返航点与无人机位置之间的距离时,发出预警信号;
勘探模块用于采集巡航区域中的图像信息,并将图像信息上传至云端存储;
迫降模块用于在报警信号发出时,根据图像信息寻找迫降点,并在迫降点确定之后,测算迫降点与无人机实时位置之间的距离;
中央控制模块,中央控制模块用于收发位置采集模块、续航监测模块、报警模块、预测模块、勘探模块以及迫降模块之间的流转信息。
本发明中,随着无人机技术的快速发展,其已经逐渐应用到人们日常生活或者工作的各个领域之中,例如地质勘探、巡检巡航以及水上救援等领域均有涉及,但是无人机的续航能力较差,一般其单次巡航周期只能保持在30~60min,为保证其能够在执行任务中安全返航,对其巡航能力的管理显然是十分必要的,结合5G网络的传输速率,使得无人机续航能力能够及时反馈至无人机管理云平台,从而可以有效的避免无人机在执行任务或者返航过程中因续航能力不足而导致坠机的现象发生,本实施例中,首先通过位置采集模块来实时采集无人机的位置信息,通过该位置信息能够得出无人机返航时所需的飞行里程,而后通过续航监测模块来实时获取无人机的电池电量,从而可以依据其电池电量来计算无人机的续航里程,且通过报警模块来对无人机的续航里程进行判定处理,以其确定是否向无人机飞控发送返航指令,在返航指令发送后,也会同步发出报警信号提示操作者,但是操作者可以根据实际需求选择是否继续巡航,但在其选择继续巡航之前,迫降模块会在巡航区域中标定多个临时迫降点,以此保证无人机继续巡航的情况下,能够进行紧急迫降,避免无人机因续航能力不足而坠机的现象发生,且临时迫降点的确定需要依据勘探模块得到的图像信息进行执行,而在无人机正常续航的过程中,会依据其已巡航时段构建监控时段,并在监控时段内设置了多个采样节点,这些采样节点下的无人机电池电量则被标定为待评估参数,待评估参数确定之后,通过预测模块的作用,能够测算出预测节点下无人机的预测电量,以及预测节点下无人机的预测里程,基于该预测里程,可以提前判断出无人机的续航能力,并在预测里程大于或等于返航点与无人机位置之间的距离时,发出预警信号,提醒操作者无人机的续航能力趋于不足,使得操作者能够提前规划并调整巡航任务,实现对无人机巡航的合理化管理。
在一个较佳的实施方式中,续航监测模块包括监测单元和测算单元,监测单元用于实时采集无人机的电池电量,测算单元用于测算无人机的续航里程,且测算单元内预设有测算函数;
将无人机的电池电量和续航系数输入至测算函数中,能实时输出无人机的续航里程;
其中,续航系数为单位电量下无人机的行进里程。
在该实施方式中,在巡航监测模块执行时,首先执行监测单元来采集无人机的电池电量,而后再从测算单元中调用测算函数,其中,测算函数的表达式为:,式中,表示无人机的续航里程,表示续航系数,表示无人机的电池电量,表示缓冲里程,即因天气环境等影响可能会增加无人机的飞行阻力等,那么其续航里程会相应的缩减,设置缓冲里程用以规避该现象,其具体数值应根据实际环境以及无人机的规格进行设置,非本方案技术核心点,在此就不加以详细的赘述,基于上式,能够得出无人机的续航里程,为后续报警模块的执行提供相应的数据支持。
在一个较佳的实施方式中,报警模块执行时,会实时获取无人机的位置坐标以及返航点坐标之间的距离,并将其标定为待评估里程;
对待评估里程和无人机的续航里程进行做差处理,得到偏差里程数;
报警模块内设置有用于与偏差里程数进行比对的评估阈值;
偏差里程数大于或等于评估阈值时,则表明无人机续航能力正常;
偏差里程数小于评估阈值时,则表明无人机续航能力不足。
在该实施方式中,报警模块执行时,首先需要获取无人机当前位置距离返航点之间的距离,本实施方式将其标定为待评估里程,而后将其与通过续航检测模块得出的巡航里程进行做差处理,便可得到偏差里程数,之后再将偏差里程数与评估阈值进行比较,便可明确的判断出无人机的续航能力是否正常,在其被判定为正常的情况下,会将无人机已巡航的时段构建为监控时段,并在监控时段内设置多个采样节点,通过采集各个采样节点下无人机的电池电量,为后续预测模块的执行提供相应的数据支持,反之,在无人机续航能被判定异常时,则就会同步发出报警信号,并且还会同步向无人机飞控发送返航指令,经由操作者确定之后,无人机便可执行返航,且当报警信号发出之后,迫降模块也会同步计算临时迫降点,操作者可根据实际需要选择无人机是继续巡航并降落至临时迫降点,还是直接返回起始点,提升无人机巡航管理的灵活性。
在一个较佳的实施方式中,预测模块包括趋势分析单元和预测单元,趋势分析单元用于根据待评估参数测算无人机的电池电量损耗趋势值,预测单元用于根据当前节点下无人机的实际电量、电池电量损耗趋势值以及预测节点与当前节点之间的时段测算无人机的预测电量;
其中,趋势分析单元的执行优先级高于预测单元的执行优先级。
在该实施方式中,预测模块执行时,需要先行采集待评估参数,而后将这些待评估参数直接输入至趋势分析单元中,并导出无人机的电池电量损耗趋势值,再获取当前节点下无人机的实际电量,以及预测节点与当前节点之间的时长,结合电池电量损耗趋势值一同输入至预测单元之中,便可导出无人机的预测电量,需要说明的是,无人机启动以及升空过程中所需的耗能较大,在采集待评估参数时,可以从无人机上升至需求高度后开始采集,以此保证预测单元输出结果的准确性。
在一个较佳的实施方式中,趋势分析单元内预设有趋势分析函数,将待评估参数输入至趋势分析函数中后,其输出结果被标定为电池电量损耗趋势值;
预测单元内预设有预测函数,将当前节点下的无人机的实际电量、电池电量损耗趋势值以及预测节点与当前节点之间的时段输入至预测函数后,其输出结果被标定为预测电量。
在该实施方式中,趋势分析单元执行时,将待评估参数输入至趋势分析函数中即可,其中,趋势分析函数的表达式为:,式中,表示电池电量损耗趋势值,表示监控时段的时间长度,表示待评估参数的数量,和表示相邻采样节点下的电池电量,基于上式,在电池电量损耗趋势值确定之后,便可执行预测单元,预测单元中的预测函数表达式为:,式中,表示预测电量,表示当前节点下的实际电量,表示预测节点与当前节点之间的时段,在得出预测电量之后,将其输入至测算单元中,能够得出预测里程,从而可以在无人机续航能力不足之前进行提前预警,为操作者规划巡航任务等提供一定的反应时间,使得无人机巡航管理的灵活性得以加强。
在一个较佳的实施方式中,勘探模块包括摄录单元和测量单元,摄录单元用于采集巡航区域中的图像信息,测量单元用于拾取巡航区域的边缘坐标以及测量巡航区域面积;
其中,测量单元内设置有测量函数,测量函数用于根据巡航区域的边缘坐标测算巡航区域面积。
在该实施方式中,巡航区域被摄录之后,可以将其分类为视频数据和图片数据,针对图片数据能够确定巡航区域边缘拐点坐标,在这些拐点坐标确定之后,将其输入至测量函数中测算巡航区域的面积,其中,测量函数的表达式为:,式中,表示巡航区域的面积,表示拐点坐标的数量,表示拐点坐标的编号,表示拐点横坐标,表示拐点纵坐标,基于上式,可以在迫降模块选取临时迫降点时提供计算支持。
此外,本实施方式中所提及的摄录单元为采样相机,采样相机用于摄录无人机续航区域内的环境信息;
其中,采样相机为双目相机,相较于单目相机而言,其测量结果更为准确。
在一个较佳的实施方式中,迫降模块依据测量单元确定无人机的安全降落面积,并根据安全降落面积对续航区域进行拆分处理,得到多个待评估区域;
迫降模块包括用于对待评估区域执行筛分处理的筛分单元,筛分单元内设置有安全降落面积对应的标准图像,在其执行时,将待评估区域对应的图像标定为待评估图像,再将待评估图像与标准图像进行比对,得到图像相似度;
其中,筛分单元内还设有用于与图像相似度相比对的筛分阈值;
当图像相似度大于或等于筛分阈值时,则将其对应的待评估区域标定为临时迫降点;
当图像相似度小于筛分阈值时,则将其对应的待评估区域标定为非迫降点。
在该实施方式中,在标定临时迫降点时,首先需要确定无人机安全降落时所需要的安全降落面积,然后依据其对续航区域进行拆分处理,从而可得到多个待评估区域,再将这些待评估区域对应的图像标定为待评估图像,并与标准图像进行比较,从而便可计算出待评估图像与标准图像之间的图像相似度,其中,图像相似度的计算公式为:,式中,表示图像相似度,表示待评估图像与标准图像中的像素点数量,表示待评估图像中的像素点坐标,表示标准图像中的像素点坐标,在图像相似度确定之后,将其与预设的筛分阈值进行比较,从而便可确定待评估区域是否能被标定为临时迫降点,为后续操作者迫降无人机提供相应的数据支持。
在一个较佳的实施方式中,报警信号发出后,且无人机执行返航,则不向迫降模块发送执行指令;
迫降模块接收执行指令时,同步计算所有临时迫降点与无人机之间的距离,并将其标定为待校验里程;
将待校验里程与续航里程进行实时比较;
若待校验里程大于或等于续航里程,则将其对应的临时迫降点标定为不可执行迫降点;
若待校验里程小于续航里程,则将其对应的临时迫降点标定为可执行迫降点。
在该实施方式中,报警信号发出之后,操作者如果执行了无人机返航,那么便表明无需执行迫降,故而此时不再执行迫降模块,那么就无需向迫降模块发送执行指令,但在迫降模块接收到执行指令时,会同步计算所有临时迫降点与无人机之间的距离,本实施方式将其标定为待校验里程,在待校验里程确定之后,便会将其与续航里程进行实时比较,从而便可确定临时迫降点的可执行性,为无人机的迫降提供安全降落点,保证无人机执行巡航任务中的安全性。
本发明还提供了,一种基于5G传输的网联无人机管理终端,包括:
至少一个处理器;
以及与至少一个处理器通信连接的存储器;
其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序,计算机程序被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述的基于5G传输的网联无人机管理云平台。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其它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、装置、物品或者方法不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法,如无特别说明和限定,均按照本领域的常规手段进行实施。