[发明专利]无人机的物流运营任务规划管理系统及其方法

说明书

本发明是基于实现无人机商业化运行的必然趋势，确保适航区内所有空域使用者和地面人员的安全所提出，其首先以架构一个适航区地形模型为平台，然后在平台上进行运营任务规划以及飞航交通控制及管理的整合系统；本发明是一个可扩展、灵活和适应性强的系统，可响应需求、数量、技术、业务模式和应用的变化，同时保留载人空中交通管制的接口，多架次的无人机飞行操作和管理，在无人机航管中心的监督下，可确保所有无人机在适航区空域内安全可靠地运行。

技术领域

本发明涉及物流相关领域，特别涉及一种无人机的物流运营任务规划管理系统。

背景技术

目前，无人机(UAS)的应用技术日趋成熟，使用范围逐步扩大，相关法规日趋清晰，为适应未来无人机的多样化应用，提高无人机飞行的安全性和有效管理，控制无人机飞行，优化适航区空域利用势在必行，也是世界各国的研究与发展关键主题。

对于无人机运营的飞行任务规划、空中交通控制和管理是一个基于服务、角色、责任、基础设施、性能要求、信息架构、软体功能、数据交换协议等的原型系统。它是一个可扩展、灵活和适应性强的系统，可响应需求、数量、技术、业务模式和应用的变化，同时保留载人空中交通管制的接口。在适航区无人机航管中心(ATCC)的监督下进行多无人机飞行操作和管理，确保所有无人机在适航区空域内安全可靠地运行。

对于一架无人机携带包裹从起始地点飞往15公里外的目的地点，这是一个视距外的遥控飞行任务，故必须由任务规划系统根据地面高程和地形数据库产生适航区空域的飞行路径。该飞行路径经过规划、仿真、测试，符合适用的法规、空域要求，包括电子围栏、空域可用性、临时区域和限制区域。该飞行路径是一条合适、安全和经济高效的飞行路径，不会与在同一空域内操作的其它无人机相冲突，除了突发事件外，该飞行路径沿途应无障碍物。

发明人曾针对地形数据处理、地形感知和预警系统提出并获准美国专利US 6,317,690和US 6,401,038，该技术经由定位及飞行条件收集产生一组高于最小飞行高度的地形节点，提出结构化地形模型的技术，基于这种地形模型开发出碰撞检测、山体边界和区域生长技术等演算法，防止飞机与地形相撞，其中使用可见度图进行动态路径规划，助于减少实时计算资源。

基于已知专利，发明人进一步研究，提出完整的无人机的物流运营任务规划管理系统，藉由构建飞航空间地形模型的树状数据结构，根据该地形模型的该树状数据结构规划防止危险和避开障碍的任务路径，然后对该任务路径进行航路的容量规划和流量控制，并对于进入该航路的航班进行监控与紧急事件处理，以完善无人机的物流运营任务的相关技术，以便于利用该项产业的有益发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机的物流运营任务规划管理系统，其构建飞航空间地形模型以及任务路径规划，允许无人机在自动或手动遥控飞机模式下飞行，以避免与地形碰撞或突发障碍物，该方法可应用于视距外飞行，最大限度地利用飞航空间。

本发明提供一种无人机的物流运营任务规划管理系统，其包括：

数字地形建模子系统，用来构建飞航空间地形模型的树状数据结构；

任务路径规划子系统，根据该地形模型的该树状数据结构规划防止危险和避开障碍的任务路径；

航路容量规划和流量控制子系统，根据该任务路径进行航路的容量规划和流量控制；以及

无人机运营航管和监控子系统，对于进入该航路的航班进行监控与紧急事件处理。

该数字地形建模子系统具有云端地形数据库模块与地形建模模块，该云端地形数据库模块存取数字地形模型(DTM)、数字地表模型(DSM)、禁限航与其它数据库，以取得多个高程相关数据，然后交由该地形建模模块根据该多个高程相关数据进行堆栈以建立该地形模型。