一种无人机航线冲突优化调度系统及方法与流程

本发明属于无人机航线规划，具体涉及一种无人机航线冲突优化调度系统及方法。

背景技术：

1、随着无人机技术的快速发展，无人机的应用领域越来越广泛，包括航拍、测绘、环境监测、物流配送等，这些应用场景对无人机的航线规划提出了更高的要求，特别是在复杂环境中，如城市区域、山区等，无人机之间的航线冲突问题更加突出，因此，解决无人机航线冲突问题，提高无人机飞行的安全性和效率，成为当前无人机技术发展的重要方向。

2、现有的无人机航线冲突优化调度方法通常基于静态航线规划，即在无人机起飞前根据预设的航线进行规划，然而，这种方法无法实时考虑飞行过程中的动态变化，进而在航线冲突时，无法及时的规划并执行对应的应急方案，从而导致航线冲突的风险增加，甚至会影响到整个航线网络，基于此，本方案提供了一种无人机航线冲突优化调度方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种无人机航线冲突优化调度系统及方法，能够实现无人机航线冲突的实时监测和预警，并根据冲突状态进行航线优化调度，从而提高无人机飞行的安全性和效率。

2、本发明采取的技术方案具体如下：

3、一种无人机航线冲突优化调度方法，包括：

4、获取无人机航线信息，并从所述无人机航线信息中提取关键信息，其中，所述关键信息包括无人机的起飞点、目标点、飞行高度、飞行速度、飞行时长以及续航时长；

5、根据所有所述无人机的关键信息，逐一统计各个所述无人机的初始航线轨迹，并根据所述初始航线轨迹输出相邻初始航线轨迹之间的物理间距；

6、获取容错间距，并依据所述容错间距对相邻初始航线轨迹之间的物理间距进行筛选处理，且将筛选结果记录为概率冲突间距，再将与所述概率冲突间距对应的航线轨迹标定为概率冲突航线；

7、实时获取各个所述无人机的飞行坐标，并根据所述飞行坐标确定相邻所述无人机之间的实时间距，并将该实时间距记录为待核验参数；

8、依据所述容错间距和待核验参数确定相邻无人机之间的冲突状态，其中，所述冲突状态包括风险冲突状态和无冲突状态；

9、所述无冲突状态下，继续执行所述无人机的航线飞行任务；

10、所述风险冲突状态下，判断其对应的飞行航线是否为概率冲突航线，并在为概率冲突航线时，依据所述待核验参数与概率冲突间距输出无人机航线冲突预警信息，并匹配航线调整方案；

11、若不为概率冲突航线，则直接发出告警信号，并将偏离预定航线的无人机记录为待优化无人机，并通过调整待优化无人机的飞行速度，使其恢复至预定航线下的指定位置。

12、在一种优选方案中，所述根据所有所述无人机的关键信息，逐一统计各个所述无人机的初始航线轨迹的步骤，包括：

13、整合每个所述无人机的起飞点、目标点、飞行高度、飞行速度和飞行时长；

14、获取每个所述无人机从起飞点至目标点的所有飞行路径，以及各个所述飞行路径的执行次数和执行结束后的续航时长；

15、获取评价函数，并将所述飞行时长、飞行路径的执行次数以及续航时长一同输入至评价函数中，且将所述评价函数的输出结果记录为评价得分；

16、将所述评价得分按照由大至小的顺序进行排列，并将评价得分最高的飞行路径标定为初始航线轨迹。

17、在一种优选方案中，所述根据所述初始航线轨迹输出相邻初始航线轨迹之间的物理间距的步骤，包括：

18、构建虚拟三维坐标系，并在所述虚拟三维坐标系中，根据每个所述无人机的初始航线轨迹生成航线轨迹图；

19、在所述航线轨迹图中，加入时间轴，并统计时间轴上每个所述无人机的飞行坐标；

20、将所述时间轴上同一节点下，相邻无人机飞行坐标之间的距离记录为相邻初始航线轨迹之间的物理间距。

21、在一种优选方案中，所述依据所述容错间距对相邻初始航线轨迹之间的物理间距进行筛选处理，且将筛选结果记录为概率冲突间距的步骤，包括：

22、获取所述容错间距和物理间距；

23、将所述容错间距与物理间距进行逐一比较；

24、若所述物理间距小于或等于容错间距，则表明相邻初始航线轨迹之间存在相距紧密的飞行位置，并将该所述物理间距记录为概率冲突间距；

25、若所述物理间距大于所述容错间距，则保留所述物理间距的原始数值，并不将其记录为概率冲突间距。

26、在一种优选方案中，所述依据所述容错间距和待核验参数确定相邻无人机之间的冲突状态的步骤，包括：

27、实时获取相邻所述无人机之间的实时间距；

28、将所述实时间距与所述容错间距进行逐一比较；

29、若所述实时间距小于或等于所述容错间距，则将相邻无人机之间的冲突状态记录为风险冲突状态；

30、若所述实时间距大于所述容错间距，则将相邻无人机之间的冲突状态记录为无冲突状态。

31、在一种优选方案中，所述依据所述待核验参数与概率冲突间距输出无人机航线冲突预警信息，并匹配航线调整方案的步骤，包括：

32、获取所述待核验参数与所述概率冲突间距之间的差值，并依据该差值确定无人机航线冲突的严重程度，其中，所述严重程度包括轻度冲突、中度冲突和重度冲突；

33、根据所述严重程度输出对应的无人机航线冲突预警信息，所述无人机航线冲突预警信息包括预警等级和预警内容，且所述严重程度越高，预警等级越高；

34、获取航线调整方案，并将所述航线调整方案发送至发出无人机航线冲突预警信息的无人机的控制终端，以匹配对应的航线调整方案。

35、在一种优选方案中，所述通过调整待优化无人机的飞行速度，使其恢复至预定航线下的指定位置的步骤，包括：

36、获取所述待优化无人机偏离预定航线的偏移距离和偏移角度；

37、计算所述待优化无人机恢复至预定航线所需的时间差和速度差；

38、依据所述时间差和速度差生成调整指令，并将所述调整指令发送至待优化无人机的控制终端；

39、待优化无人机接收到所述调整指令后，根据所述调整指令调整飞行速度，直至恢复至预定航线下的指定位置。

40、在一种优选方案中，所述计算所述待优化无人机恢复至预定航线所需的时间差和速度差的步骤，包括：

41、获取所述待优化无人机的偏离距离，以及所述偏离距离的当前飞行速度；

42、获取所述待优化无人机的额定飞行速度，并对所述额定飞行速度与当前飞行速度进行做差处理，得到速度差；

43、获取优化函数，并将所述速度差和偏离距离输入至优化函数中，且将其输出结果标定为时间差。

44、本发明还提供了，一种无人机航线冲突优化调度系统，应用于上述的无人机航线冲突优化调度方法，包括：

45、信息获取模块，所述信息获取模块用于获取无人机航线信息，并从所述无人机航线信息中提取关键信息，其中，所述关键信息包括无人机的起飞点、目标点、飞行高度、飞行速度、飞行时长以及续航时长；

46、航线统计模块，所述航线统计模块根据所有所述无人机的关键信息，逐一统计各个所述无人机的初始航线轨迹，并根据所述初始航线轨迹输出相邻初始航线轨迹之间的物理间距；

47、冲突筛选模块，所述冲突筛选模块获取容错间距，并依据所述容错间距对相邻初始航线轨迹之间的物理间距进行筛选处理，且将筛选结果记录为概率冲突间距，再将与所述概率冲突间距对应的航线轨迹标定为概率冲突航线；

48、实时监控模块，所述实时监控模块实时获取各个所述无人机的飞行坐标，并根据所述飞行坐标确定相邻所述无人机之间的实时间距，并将该实时间距记录为待核验参数；

49、状态输出模块，所述状态输出模块依据所述容错间距和待核验参数确定相邻无人机之间的冲突状态，其中，所述冲突状态包括风险冲突状态和无冲突状态；

50、所述无冲突状态下，继续执行所述无人机的航线飞行任务；

51、所述风险冲突状态下，判断其对应的飞行航线是否为概率冲突航线，并在为概率冲突航线时，依据所述待核验参数与概率冲突间距输出无人机航线冲突预警信息，并匹配航线调整方案；

52、若不为概率冲突航线，则直接发出告警信号，并将偏离预定航线的无人机记录为待优化无人机，并通过调整待优化无人机的飞行速度，使其恢复至预定航线下的指定位置。

53、以及，一种电子设备，所述电子设备包括：

54、至少一个处理器；

55、以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

56、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无人机航线冲突优化调度方法。

57、本发明取得的技术效果为：

58、本发明通过实时获取无人机的航线信息和飞行坐标，能够精准地确定相邻无人机之间的冲突状态，在检测到风险冲突状态时，首先判断冲突航线是否为之前标定的概率冲突航线，对于概率冲突航线，会根据待核验参数与概率冲突间距的差异，输出详细的航线冲突预警信息，并匹配相应的航线调整方案，这不仅有助于及时发现并处理潜在的航线冲突，还能根据冲突的严重程度采取不同的应对措施，从而提高无人机飞行的安全性和效率，对于非概率冲突航线出现的风险冲突状态，则直接发出告警信号，通过将其记录为新增航线，并通过调整待优化无人机的飞行速度，使其快速恢复至预定航线下的指定位置，从而有效避免进一步的冲突风险。