[发明专利]面向地震应急响应的多无人机调度与任务规划方法

说明书

技术领域

本发明属于重大地质灾害的应急响应领域，特别涉及到移动通讯、基于位置的服务、地理信息系统以及多无人机调度与任务规划等方法和系统。

背景技术

我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，灾害种类多，发生频率高，分布地域广，造成的损失大，特别是近年来特大地质灾害发生的频率以及造成的损失明显呈上升趋势。例如2008年的汶川地震、四川攀枝花-会理地震，2010年的玉树地震和舟曲泥石流，以及2013年发生的雅安地震等。地质灾害的发生具有不可预料性，不仅破坏力大，而且造成了重大的经济损失和人员伤亡，已经成为影响我国经济发展和社会安定的重要因素之一。地震灾害发生后，积极做好灾害应急响应与救援工作是减少地震灾害破坏程度的有效方法。其中，及时准确的灾情信息对于制定救灾策略与方案,提高救援效率和质量起着至关重要的作用。震后重点受灾区域的高分辨率遥感影像数据不仅可以直观地反映灾害的影响范围、程度和分布情况等，还能够为国家救灾部门提供快速、准确的灾情数据，有效指导救援工作的开展。

通常遥感数据获取方法主要有卫星遥感、载人航空遥感和无人机遥感等方式。由于卫星遥感和载人航空遥感在获取震后信息时受时空分辨率、外界环境和使用成本的影响，其在地震应急救援过程中的作用受到一定限制，而无人机遥感具有实时性强、机动灵活、成本低、影像分辨率高等诸多特点，且能够在高危地区作业，适合于地震灾害的应急响应与救援工作。例如2013年4月20日的雅安地震发生以后，国家测绘地理信息局紧急派出的无人机于当天下午五时左右，成功获取了芦山县核心灾区太平镇的首批高分辨率的航空影像，快速准确的获取了包括房屋的受损程度和道路的通畅状况等重要的灾情信息，为救援工作的指挥和决策者提供了珍贵的现势信息，可以看出无人机遥感在重大地质灾害应急响应与求援工作中发挥了重要作用。

虽然无人机遥感是20世纪90年代发展起来的一种遥感技术，它是以无人机作为飞行平台，采用影像传感器获取高分辨率遥感影像数据的航空遥感影像获取方法(臧克等，2010)，并广泛应用于世界各国灾害监测、评估和救援等领域。例如1996年10月以色列飞机工业公司利用无人机遥感实现了火灾的全天候持续监测，有效控制了火灾；2005年美国Nicolas Lewyckyj等人利用无人机遥感对北卡罗莱纳州进行了灾后调查，准确评估了厂房和村庄的损失，为灾害的救援工作提供了及时、准确的数据(Biesemans等，2005；高劲松等，2008；高娇娇，2010)；2004年7月，马轮基等对桂平市蒙圩镇洪涝区开展了无人机遥感调查，得到了洪涝区、退水区、非洪涝区的遥感影像，是我国无人机遥感首次在洪涝灾害中的应用(马轮基等，2005)；2008汶川大地震，由民政部国家减灾中心组织的无人机小组深入到北川县城进行航拍，并通过卫星传输网络将航拍数据传回国家减灾中心，为救灾方案的制定提供依据，有效指导了救援工作的展开(曾涛等，2009；雷添杰等，2011)。

然而，目前国内面向重大地质灾害应急响应的无人机调度流程主要通过传统的电话、传真等方式联系，过程繁琐、费时，效率较低，而且无法准确、快速生成多无人机编队任务规划方案，致使各无人机编队进入灾区后分工不明确，在实际地震救援工作中暴露了很多问题。例如，在雅安地震的震后航拍任务中，有些受灾地区被多个无人机编队多次重复航拍，不仅 严重影响了求援飞机运送伤员和物资的正常工作，而且浪费了宝贵的无人机资源；有些重灾区却迟迟没有获取航拍数据，无法准确做出灾后评估，延误了救援工作的开展，无形中增加了受灾群众的生命和财产损失。

发明内容

本发明针对现有方法存在的不足，为满足地震灾害应急响应与求援的需要，提供一种多无人机调度与任务规划的新方法，

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种面向地震应急响应的多无人机调度与任务规划方法，包括以下步骤：

步骤1：根据震源坐标、深度、震级、烈度参数，生成地震灾区范围，并结合居民地、道路、水系和数字高程模型数据，生成灾区重点监测区域，即任务区；

步骤2：利用路径分析方法，计算可供调遣的各无人机单位到达灾区时间，根据计算得到的时间选取前往灾区的无人机单位，即得到无人机单位调度方案；

步骤3：无人机单位根据无人机单位调度方案向灾区派遣无人机编队，然后根据所要派遣的无人机编队位置与状态，生成无人机编队前往灾区的交通方案；