一种基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法

本发明属于无人机，具体是一种基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法。

背景技术：

1、目前无人机的定高方式主要以gps定高、视觉定高、超声波雷达定高、激光测距定高、气压计定高为主，其中超声波雷达定高精度较高，但必须在低空才能起到作用，因此，超声波雷达定高可用于无人机起飞或降落过程中的高度控制、以及农业植保等方面。

2、但是，不同植物的生长高度造成的环境复杂性，加大了无人机在低空飞行过程中的定高功能难度，而超声波雷达定高采用声波传播的时间差计算距离，导致无人机距离植物的实际高度判断存在一定的误差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，能根据无人机采集的外界数据对无人机的安全间距的获取进行修正，以保障无人机的飞行安全。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，包括以下步骤：步骤一、在人工模拟条件下，通过人机交互终端设置植株测试高度和测试频段，在人机交互终端输入无人机对应的超声波信号，并通过控制终端设置无人机发射超声波信号的延时时间，验证无人机的定高高度与测试高度是否一致，从而获取无人机在不同植株测试高度下对应的植株叶片反光特征；

4、步骤二、无人机按控制终端发送的飞行路线进行指定高度的低空飞行，并向地面发射超声波进行超声波雷达定高，再通过无人机的摄像头采集飞行路线前方的实时图像数据，从而将超声波数据和实时图像数据发送至控制终端；

5、步骤三、通过控制终端基于超声波数据获取对应的定高高度，控制终端基于地面光斑特征获取对应的植物密集度，再通过控制终端基于植物密集度向无人机发送对应的高度预警指令，无人机基于高度预警指令获取对应的安全高度以及对应的延时时间调整；

6、其中，植物密集度越低对应安全高度越高，植物密集度越高对应安全高度越低；延时时间调整以指定高度与安全高度的差值进行修正；

7、控制终端基于植株叶片反光特征获取对应的植株测试高度，再基于植株测试高度与定高高度进行对比，若植株测试高度与定高高度一致，则将植物密集度标记为当前地块的正常植物密集度，若植株测试高度与定高高度不一致，则控制终端向无人机发送抬升预警指令。

8、采用上述方案后实现了以下有益效果：

9、通过将无人机的定高高度与测试高度进行一致性对比，以判断无人机的定高高度是否准确，以保障无人机的安全飞行，同时获取无人机在不同植株测试高度下对应的植株叶片反光特征和延时时间，以便于后续进行对比并验证。

10、在无人机飞行过程中，通过实时图像数据转化为地面光斑特征以获取对应的植物密集度，植物越密集，植物的高度分布更加不均匀，并增大了超声波的识别难度，通过调整无人机飞行时的安全高度，便于保障无人的飞行安全，保障无人机在安全距离进行安全间距评估；

11、同时，安全高度的改变会改变超声波传播过程中的时间差，通过延时时间调整以便于对定高高度进行确认，从而能根据无人机采集的外界数据对无人机的安全间距的获取进行修正，以保障无人机的飞行安全。

12、进一步，在步骤三中，控制终端还会基于当前时间前后的实时图像数据获取周边环境中植物轮廓变化，并基于轮廓变化的朝向转化为对应的自然风方向，同时基于自然风方向向无人机发送对应的方向调控指令。

13、有益效果：无人机基于方向调控指令可进行提前调控，以保障无人机飞行过程中的抗风险能力，从而保障无人机的飞行安全。

14、进一步，在步骤三中，控制终端还会将植物密集度与设定的空地值进行对比，若植物密集度小于空地值，则向无人机发送超声波数据清零指令，若植物密集度大于空地值，则将向控制终端发送维持指令，控制终端基于维持指令保持植物密集度与空地值进行对比。

15、有益效果：当无人机飞行至空地上方时，无人机飞行比较安全，通过向无人机发送超声波数据清零指令，以消除无人机持续检测过程中的累计误差，从而提高检测精度。

16、进一步，植株测试高度以及定高高度的获取以植物的树冠高度进行测量。

17、有益效果：因树冠存在一定的叶片高度，以便于超声波进行反射并进行识别。

18、进一步，在步骤二中，定高高度的获取通过无人机垂直向地面发射超声波进行超声波雷达定高。

19、有益效果：定高高度的获取以超声波与地面垂直为准，以减少无人机在不同方向以及不同角度产生的干扰，使定高高度更加的准确。

20、进一步，在步骤三中，当植株测试高度与定高高度不一致时，控制终端还会向控制终端的存储模块发送高度误差保存指令，控制终端基于高度误差保存指令将当前时间的实时图像数据进行保存。

21、有益效果：通过对实时图像数据进行保存，以便于工作人员分析出现超声波定高不准确的原因。

22、进一步，在步骤三中，当植株测试高度与定高高度不一致时，控制终端还会对抬升预警指令的次数进行记录，在间隔时间内，将抬升预警指令的次数与设定的标准次数进行对比，若抬升预警指令的次数大于标准次数，则向无人机发送终止指令，无人机基于终止指令进行返航，若抬升预警指令的次数小于标准次数，则向无人机发送保持飞行指令，无人机基于保持飞行指令继续进行指定高度的低空飞行。

23、有益效果：通过对抬升预警指令的次数进行记录，以判断无人机在间隔时间内，是否存在植株叶片反光特征识别不清楚的情况产生，从而判断无人机是否继续进行飞行任务，为无人机的飞行安全提供保障。

24、进一步，在步骤二中，指定高度的获取以当前地块的植物平均高度进行设定。

25、有益效果：指定高度的获取以当前地块的植物平均高度进行设定，以保障无人机在飞行过程中的行驶安全。

技术特征：

1.一种基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在人工模拟条件下，通过人机交互终端设置植株测试高度和测试频段，在人机交互终端输入无人机对应的超声波信号，并通过控制终端设置无人机发射超声波信号的延时时间，验证无人机的定高高度与测试高度是否一致，从而获取无人机在不同植株测试高度下对应的植株叶片反光特征；

2.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：在步骤三中，控制终端还会基于当前时间前后的实时图像数据获取周边环境中植物轮廓变化，并基于轮廓变化的朝向转化为对应的自然风方向，同时基于自然风方向向无人机发送对应的方向调控指令。

3.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：在步骤三中，控制终端还会将植物密集度与设定的空地值进行对比，若植物密集度小于空地值，则向无人机发送超声波数据清零指令，若植物密集度大于空地值，则将向控制终端发送维持指令，控制终端基于维持指令保持植物密集度与空地值进行对比。

4.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：植株测试高度以及定高高度的获取以植物的树冠高度进行测量。

5.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：在步骤二中，定高高度的获取通过无人机垂直向地面发射超声波进行超声波雷达定高。

6.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：在步骤三中，当植株测试高度与定高高度不一致时，控制终端还会向控制终端的存储模块发送高度误差保存指令，控制终端基于高度误差保存指令将当前时间的实时图像数据进行保存。

7.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：在步骤三中，当植株测试高度与定高高度不一致时，控制终端还会对抬升预警指令的次数进行记录，在间隔时间内，将抬升预警指令的次数与设定的标准次数进行对比，若抬升预警指令的次数大于标准次数，则向无人机发送终止指令，无人机基于终止指令进行返航，若抬升预警指令的次数小于标准次数，则向无人机发送保持飞行指令，无人机基于保持飞行指令继续进行指定高度的低空飞行。

8.根据权利要求1所述的基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，其特征在于：在步骤二中，指定高度的获取以当前地块的植物平均高度进行设定。

技术总结本发明公开了无人机技术领域的一种基于多因素模型下的低空融合运行安全间距评估方法，包括以下步骤：步骤一、在人工模拟条件下，验证无人机的定高高度是否准确，并获取无人机在不同植株测试高度下对应的植株叶片反光特征；步骤二、通过无人机采集实时图像数据和超声波数据；步骤三、基于实时图像数据对无人机进行预警，并对无人机的安全高度进行调节；通过实时图像数据对植株叶片反光特征进行识别，以及超声波数据获取对应的定高高度，从而对无人机进行提前预警；最终能根据无人机采集的外界数据对无人机的安全间距的获取进行修正，以保障无人机的飞行安全。技术研发人员：周超,黄驰,申轶之,谢川江,李鑫,黄龙杨受保护的技术使用者：中国民用航空飞行学院技术研发日：技术公布日：2024/7/25