1.一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:包括无人机飞行禁飞区的访问方法及运行方法,所述禁飞区具有如下属性:编号、类型、高度、限速系数、最大等速线速度、特征参数;
所述编号为禁飞区的识别号码,可以用于识别不同的禁飞区;
所述类型为禁飞区的形状,禁飞区的形状包括凸多边形和圆形两种;
所述高度为禁飞区的高度上限,超过高度上限的区域则判别为非禁飞区;
所述限速系数k为无人机生成限速区所使用的参数,限速系数计算公式为 a为加速度;
所述最大等速线速度vem为在限速区最外围的等速线的速度值,等速线是围绕无人机禁飞区分布的速度相等的闭合曲线;
所述特征参数为不同类型的禁飞区所包含的特征信息参数,其中凸多边形禁飞区,即P形禁飞区的特征参数为顶点的经度和纬度,圆形禁飞区,即C形禁飞区的特征参数为圆心的经度和纬度,以及半径长度;
所述访问方法包括如下步骤:
S01:在地面站选择访问指令类型,指令类型包括写入指令、删除指令和读取指令;
S02:在地面站根据不同指令类型,输入不同的指令参数;写入指令需要绘制禁飞区、设置参数并生成特征数据包;删除和读取指令需要输入禁飞区标号;
S03:地面站发送访问指令,无人机接收访问指令;
S04:无人机判别指令类型,并运行写入指令、删除指令或读取指令;
所述运行方法包括如下步骤:
S11,初始化不同类型的禁飞区的限速区;
S12,无人机在飞行过程中,计算离无人机最近禁飞区的距离,然后检测无人机是否进入禁飞区的最大限速区;
S13,判断限速区的类型并按照限速区的类型计算等速线速度,并判断无人机是否需要进入限速区,若需要则按照设定的限速系数生成限速区;
S14,根据无人机航向运行不同的限速区程序;
S15,检测无人机是否离开限速区,若无人机离开限速区则执行步骤S12,若未离开则执行步骤S14。
2.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S02中,写入指令中的绘制禁飞区指在地面站的地图中选择绘制P形或C形禁飞区,绘制完成后地面站会记录相应的禁飞区类型和特征参数。
3.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S02中,在写入指令中设置参数指令中设置禁飞区的编号、高度、限速系数、最大等速线速度。
4.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S02中,写入指令中的特征数据包按照禁飞区类型分为两种,P形禁飞区按禁飞区编号、类型、高度、限速系数、最大等速线速度、某一顶点的精度和纬度位一组数据包,相同禁飞区编号的全部顶点数据包组成一个多边行禁飞区;C形禁飞区按照禁飞区编号、类型、高度、限速系数、最大等速线速度、圆心的精度和纬度,以及半径为一组数据包。
5.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S04中,运行写入指令步骤包括接收特征数据包和存储特征数据包。
6.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S04中,运行删除指令步骤包括接收禁飞区编号,查询禁飞区编号和删除指令编号的禁飞区。
7.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S04中,运行删除指令步骤包括接收禁飞区编号,查询禁飞区编号和发送特征数据包到地面站,地面站更新地图信息。
8.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S11中,所述限速区为在禁飞区外围限制无人机的飞行速度以使无人机无法进入禁飞区的区域,限速区包括两种类型,矩形限速区和扇形限速区,所述矩形限速区即为R形限速区,扇形限速区即为S形限速区,C形禁飞区的限速区由S形限速区组成,S形限速区的圆心与C形禁飞区的圆心重合,S形限速区的圆心角为360度;凸n边形禁飞区的限速区由n个R形限速区和n个S形限速区组成,其中,R形限速区的一组对边和S形限速区的边长度相同,n个R形限速区的另一组边中的一条与凸n边形禁飞区的n条边分别重合,每两个共顶点的R形限速区的两条边与S形限速区的两边完全重合,所有的R形限速区和S形限速区围成P形禁飞区的限速区。
9.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S11中,最大限速区根据k和vem初始化生成,vem为无人机最大速度,最大限速区的长度dmax的初始化由公式 计算。
10.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S12中,飞行控制器首先将无人机当前高度与所有禁飞区高度进行对比,当无人机当前高度低于禁飞区高度时再进行进一步判断,否则直接跳出检测。
11.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S12中,计算无人机离禁飞区的距离s,当s小于等于dmax时,判断无人机已经进入最大限速区。
12.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S13中,等速线的速度大小由公式 计算,其中s为无人机与禁飞区的距离。
13.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S13中,判断无人机是否需要进入限速区的方法为,将无人机的速度v分解为无人机与禁飞区垂直的速度分量vo和与禁飞区平行的速度分量vp,其中对于P形禁飞区,vo方向是与距离最近P形禁飞区的边垂直方向,vp方向是与最近的P形禁飞区的边平行方向;对于C形禁飞区,vo方向是指向圆心方向,vp方向是与vo垂直的方向,然后判断vo是否等于ve,若相等,则无人机需要进入限速区。
14.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S14中,当无人机进入限速区时记录无人机速度并禁止运行速度改变指令,无人机只能改变航向。
15.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S14中,限速区是根据无人机的速度vo动态生成。
16.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S14中,判断无人机的航向方法为,假设逆时针夹角为正,对于R形限速区,当飞行器在限速区内的航向与R形限速区最近一条边的夹角在0到180度之间时,判断无人机航向指向禁飞区;夹角在180到360度之间时,判断无人机航向远离禁飞区;对于S形禁飞区,当飞行器在限速区内的航向与飞行器当前位置与圆心的连线的夹角在0到90度之间和270到360度之间时,判断无人机航向指向禁飞区;夹角在90到270度之间时,判断无人机航向远离禁飞区。
17.根据权利要求1所述的一种无人机飞行区域的控制方法,其特征在于:所述步骤S14中,当无人机的航向指向禁飞区时,无人机的速度vo按照设定的限速系数k减速,此时无人机受到的加速度为 方向与vo相反,对无人机的速度vp不做变化;当无人机的航向指向远离禁飞区时,无人机的速度vo按照设定的限速系数k加速,此时无人机受到的加速度为方向与vo相同,对无人机的速度vp不做变化。