一种无人机的应急通讯方法和应急通讯系统与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机的应急通讯方法。


背景技术：

2.在应对突发事件时，目前应急指挥过程中的通讯方式主要采用的是呼叫方式，即一方呼叫，另一方被动回答来进行通讯，呼叫方和回答方如果中间有山体或者建筑物阻隔，无线电波因为衰减导致沟通效果较差。
3.目前，现有技术公开了一种应急通讯方法，通过多个手台通过天线发出和接收信号，在障碍物中或者障碍物顶端增加中继器，如遇到多个手台之间有高楼山脉等阻隔时，中继器将收到的微弱信号放大后重新转发，从而增加遇到障碍物后的手台通讯效果。
4.但是上述现有的应急通讯方法中的中继器需要事先架设并且覆盖可能出现盲区。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对基于现有的解决现有的应急通讯方法的中继器需要事先架设并且覆盖可能出现盲区的问题，提供一种无人机的应急通讯方法。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种无人机的应急通讯，所述方法包括：获取当前地区的地理模型和多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息；根据多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息和所述地理模型确定通讯覆盖范围；对所述通讯覆盖范围进行分析及模拟，确定对应的优选滞空点；控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至所述优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。
7.在一种实施方式中，所述控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至所述优选滞空点，包括：响应于所述优选滞空点的数量为两个，选定的优选滞空点包括第一优选滞空点和第二优选滞空点，且所述无人机的数量为两个，选定的无人机包括第一无人机和第二无人机，与所述第一无人机对应的中继为第一中继，与所述无人机对应的中继为第二中继；依次获取所述第一优选滞空点对应的第一指定坐标信息、所述第二优选滞空点对应的第二指定坐标信息、所述第一无人机的第一当前坐标和所述第二无人机的第二当前坐标；基于所述第一指定坐标信息、所述第二指定坐标信息、所述第一当前坐标和所述第二当前坐标，分别为所述第一无人机分配对应的第一指定点和为所述第二无人机分配对应的第二指定点；基于所述第一指定点和所述第一当前坐标，确定所述第一无人机对应的第一飞行路径；以及基于所述第二指定点和所述第二当前坐标，确定所述第二无人机对应的第二飞行路径；控制所述第一无人机带动所述第一中继，按照所述第一飞行路径飞行至所述第一
指定点；以及控制所述第二无人机带动所述第二中继，按照所述第二飞行路径飞行至所述第二指定点。
8.在一种实施方式中，所述基于所述第一指定点和所述第一当前坐标，确定所述第一无人机对应的第一飞行路径，包括：根据所述第一指定点的第一坐标信息确定对应的第一圆弧方程式，所述第一坐标信息包括第一经度信息和第一纬度信息；根据所述第一坐标信息和所述第一圆弧方程式，对所述第一指定点进行细分处理，得到对应的多个第一细分航点；分别获取多个第一细分航点中的每一个第一细分航点的第二坐标信息，所述第二坐标信息包括第二经度信息和第二纬度信息；根据所述第一坐标信息和多个第一细分航点的第二坐标信息，确定所述第一无人机对应的所述第一飞行路径。
9.在一种实施方式中，所述基于所述第一指定点和所述第一当前坐标，确定所述第一无人机对应的第一飞行路径；以及基于所述第二指定点和所述第二当前坐标，确定所述第二无人机对应的第二飞行路径，包括：获取所述第一无人机飞行环境的第一深度信息；以及获取所述第二无人机飞行环境的第二深度信息；分别根据所述第一深度信息和所述第二深度信息生成对应的二维栅格地图；分别获取对应的两个二维栅格地图中的每一个栅格的位置信息和对应的障碍物的位置信息；依次根据对应的二维栅格地图中的每一个栅格的位置信息和对应的障碍物的位置信息，构建每个栅格与对应障碍物的势函数；根据所述第一无人机的第一当前坐标、所述第二无人机的第二当前坐标、所述第一指定点、所述第二指定点、各个栅格与对应障碍物的势函数，依次生成对应的二维栅格地图中栅格的加权图，所述加权图包括与所述第一无人机对应的第一加权图和与所述第二无人机对应的第二加权图；根据所述第一加权图确定所述第一无人机的第一飞行路径；以及根据所述第二加权图确定所述第二无人机的第二飞行路径。
10.在一种实施方式中，还包括：实时监测所述第一中继和所述第二中继之间的中继间距，并在当前条件满足触发条件的情况下，将触发信息发送至报警装置以发出警报，所述触发条件包括所述中继间距大于预设阈值；响应于所述警报，对所述第一中继和所述第二中继之间的所述中继间距进行调整，将所述中继间距调整至小于或等于所述预设阈值为止。
11.在一种实施方式中，还包括：实时监测所述第一中继的信号强度，得到对应的第一监测数据；以及实时监测所述第二中继的信号强度，得到对应的第二监测数据；基于所述第一监测数据和所述第二监测数据，分别对所述第一无人机的位置和所述第二无人机的位置进行调整，得到对应的调整点；
基于所述第一无人机的第一调整点和所述第二无人机的第二调整点，控制所述第一无人机带动所述第一中继，以及控制所述第二无人机带动所述第二中继进行位置调整。
12.在一种实施方式中，所述获取当前地区的地理模型，包括：在预设数据库中查询是否有当前地区的所述地理模型；响应于在所述预设数据库中查询到有当前地区的所述地理模型，从所述预设数据库中提取所述地理模型；或者，响应于在所述预设数据库中未查询到当前地区的所述地理模型，基于通过飞机扫描所得的当前地区的地貌数据得到当前地区的所述地理模型。
13.在一种实施方式中，所述基于通过飞机扫描所得的当前地区的地貌数据得到当前地区的所述地理模型，包括：通过所述飞机使用激光点云扫描系统对当前地区的地貌进行扫描，得到当前地区的所述地貌数据；基于所述地貌数据进行三维重建，得到当前地区的所述地理模型。
14.在一种实施方式中，所述优选滞空点的数量与所述中继的数量相等，所述优选滞空点的数量的范围为1-5个。
15.在一种实施方式中，所述中继跟对应的天线连为一个整体，或者，所述中继和对应的天线分开布置；所述中继对应的天线可水平放置，或者所述中继对应的天线可垂直放置，或者所述中继对应的天线可与地面呈现特定角度放置；所述中继在所述无人机的安装位置包括：将所述中继安装在所述无人机的机顶、机臂、机腹或者脚架上。
16.第二方面，本技术实施例提供了一种无人机的应急通讯系统，所述系统包括：用于控制两个或两个以上的无人机和至少一个中继的管理平台、两个或两个以上的无人机、至少一个中继、广播手台和收听手台；所述管理平台，具体用于：获取当前地区的地理模型和多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息；根据多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息和所述地理模型确定通讯覆盖范围；对所述通讯覆盖范围进行分析及模拟，确定对应的优选滞空点；控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至所述优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。
17.在本技术实施例中，获取当前地区的地理模型和多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息；根据多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息和地理模型确定通讯覆盖范围；对通讯覆盖范围进行分析及模拟，确定对应的优选滞空点；以及控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。本技术实施例提供的无人机的应急通讯方法，由于对通讯覆盖范围进行分析及模拟，精准地确定对应的优选滞空点；并能够精准控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯；这样，在整个通讯方法中，不仅无需事先提前架设中继器，还能够有效地避免通讯覆盖范围可能出现盲区的现象，能够控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。
附图说明
18.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
19.图1为根据本技术一示例性实施例提供的无人机的应急通讯方法的流程图；图2为本技术具体应用场景下的两个手台通过一个中继进行应急通讯的示意图；图3为本技术具体应用场景下的两个手台通过两个不同的中继进行应急通讯的示意图。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
21.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
22.另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.本技术实施例提供一种无人机的应急通讯方法，下面结合附图进行说明。
24.请参考图1，其示出了本技术的一些实施方式所提供的一种无人机的应急通讯方法的流程图，该无人机的应用通讯方法应用于安装于移动终端或者电脑上的管理平台应用程序，如图1所示，无人机的应急通讯方法可以包括以下步骤：步骤s101：获取当前地区的地理模型和多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息。
25.在一种可能的实现方式中，获取当前地区的地理模型，包括以下步骤：在预设数据库中查询是否有当前地区的地理模型；响应于在预设数据库中查询到有当前地区的地理模型，从预设数据库中提取地理模型。
26.在一种可能的实现方式中，获取当前地区的地理模型，包括以下步骤：在预设数据库中查询是否有当前地区的地理模型；响应于在预设数据库中未查询到当前地区的地理模型，基于通过飞机扫描所得的当前地区的地貌数据得到当前地区的地理模型。
27.在一种可能的实现方式中，基于通过飞机扫描所得的当前地区的地貌数据得到当前地区的地理模型，包括以下步骤：通过飞机使用激光点云扫描系统对当前地区的地貌进行扫描，得到当前地区的地
貌数据；基于地貌数据进行三维重建，得到当前地区的地理模型。
28.步骤s102：根据多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息和地理模型确定通讯覆盖范围。
29.步骤s103：对通讯覆盖范围进行分析及模拟，确定对应的优选滞空点。
30.步骤s104：控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。
31.需要说明的是，优选滞空点的数量与中继的数量相等，优选滞空点的数量的范围为1-5个。
32.在实际应用场景中，根据两个手台之间的间距和中继的信号强度范围确定中继的数量，以此确定优选滞空点的数量。两个手台之间的间距越近，优选滞空点越少，优选滞空点的数量为1-5个，最大支持5个中继。灵活组网，可以根据需要形成种工况的区域覆盖能力。最大通讯保障能力达到ab两地距离大于80km。网内手台优先级可以根据需要定制。
33.中继跟对应的天线连为一个整体，或者，中继和对应的天线分开布置；中继对应的天线可水平放置，或者中继对应的天线可垂直放置，或者中继对应的天线可与地面呈现特定角度（例如，常见的30
°
/45
°
/75
°
）放置；中继在无人机的安装位置包括：将中继安装在无人机的机顶、机臂、机腹或者脚架上。
34.在实际应用场景中，对讲机（手台）通讯属于广播方式，半双工，即同一时间只允许一台对讲机在说话，其他对讲机属于收听状态。只有当该对讲机说完之后，放开“通话键”才能进入第二次通讯。再下一轮询中，哪个对讲机首先按下“通话键”就由他进行广播，进行这一轮的广播通讯。
35.在一种可能的实现方式中，控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至优选滞空点，包括以下步骤：响应于优选滞空点的数量为两个，选定的优选滞空点包括第一优选滞空点和第二优选滞空点，且无人机的数量为两个，选定的无人机包括第一无人机和第二无人机，与第一无人机对应的中继为第一中继，与无人机对应的中继为第二中继；依次获取第一优选滞空点对应的第一指定坐标信息、第二优选滞空点对应的第二指定坐标信息、第一无人机的第一当前坐标和第二无人机的第二当前坐标；基于第一指定坐标信息、第二指定坐标信息、第一当前坐标和第二当前坐标，分别为第一无人机分配对应的第一指定点和为第二无人机分配对应的第二指定点；基于第一指定点和第一当前坐标，确定第一无人机对应的第一飞行路径；以及基于第二指定点和第二当前坐标，确定第二无人机对应的第二飞行路径；控制第一无人机带动第一中继，按照第一飞行路径飞行至第一指定点；以及控制第二无人机带动第二中继，按照第二飞行路径飞行至第二指定点。
36.在一种可能的实现方式中，基于第一指定点和第一当前坐标，确定第一无人机对应的第一飞行路径，包括以下步骤：根据第一指定点的第一坐标信息确定对应的第一圆弧方程式，第一坐标信息包括第一经度信息和第一纬度信息；根据第一坐标信息和第一圆弧方程式，对第一指定点进行细分处理，得到对应的
多个第一细分航点；分别获取多个第一细分航点中的每一个第一细分航点的第二坐标信息，第二坐标信息包括第二经度信息和第二纬度信息；根据第一坐标信息和多个第一细分航点的第二坐标信息，确定第一无人机对应的第一飞行路径。
37.在实际应用场景中，根据第一指定点的第一坐标信息确定的对应的第一圆弧方程式可以为如下方式：；在上述公式中，其中： r 为飞行器做圆弧飞行时的半径；v1为飞行器此刻的飞行速度修正系数；g1 为飞行器的重量修正系数，l为多旋翼无人机的轴距，l的单位为米，若当前飞行器为非多旋翼飞行器时，l的取值为1。
38.通过如上所示的第一圆弧方程式，能够对第一指定点进行精准细分，得到多个第一细分航点；并进一步分别获取多个第一细分航点的坐标信息，使得飞行器可以非常顺滑地飞行到该指定点，而不需要执行刹车动作，这不仅能够有效地节约飞行器电能，还能够有效地延长飞行时间。
39.在一种可能的实现方式中，基于第一指定点和第一当前坐标，确定第一无人机对应的第一飞行路径；以及基于第二指定点和第二当前坐标，确定第二无人机对应的第二飞行路径，包括以下步骤：获取第一无人机飞行环境的第一深度信息；以及获取第二无人机飞行环境的第二深度信息；分别根据第一深度信息和第二深度信息生成对应的二维栅格地图；分别获取对应的两个二维栅格地图中的每一个栅格的位置信息和对应的障碍物的位置信息；依次根据对应的二维栅格地图中的每一个栅格的位置信息和对应的障碍物的位置信息，构建每个栅格与对应障碍物的势函数；根据第一无人机的第一当前坐标、第二无人机的第二当前坐标、第一指定点、第二指定点、各个栅格与对应障碍物的势函数，依次生成对应的二维栅格地图中栅格的加权图，加权图包括与第一无人机对应的第一加权图和与第二无人机对应的第二加权图；根据第一加权图确定第一无人机的第一飞行路径；以及根据第二加权图确定第二无人机的第二飞行路径。
40.在一种可能的实现方式中，本技术实施例提供的无人机的应急通讯方法还包括以下步骤：实时监测第一中继和第二中继之间的中继间距，并在当前条件满足触发条件的情况下，将触发信息发送至报警装置以发出警报，触发条件包括中继间距大于预设阈值；响应于警报，对第一中继和第二中继之间的中继间距进行调整，将中继间距调整至小于或等于预设阈值为止。
41.在实际应用场景中，计算两台中继之间的距离，当两点距离超过中继的最大工作距离（上述预设阈值）时，设置于报警装置上的提醒按钮通过变色（比如变红）提醒用户，直
至将两台中继之间的距离进行调整，并调整至符合要求时，设置于报警装置上的提醒按钮将会恢复正常，将会以绿色显示。
42.需要说明的是，在本步骤中，对预设阈值的具体数值并不做具体限制，可以根据不同应用场景的需求，对该预设阈值做调整，在此不再赘述。
43.在一种可能的实现方式中，本技术实施例提供的无人机的应急通讯方法还包括以下步骤：实时监测第一中继的信号强度，得到对应的第一监测数据；以及实时监测第二中继的信号强度，得到对应的第二监测数据；基于第一监测数据和第二监测数据，分别对第一无人机的位置和第二无人机的位置进行调整，得到对应的调整点；基于第一无人机的第一调整点和第二无人机的第二调整点，控制第一无人机带动第一中继，以及控制第二无人机带动第二中继进行位置调整。
44.在实际应用场景中，实施监测各中继的信号强度，如果任一中继的信号强度低于某一阈值（例如，20km，可由用户设定中继对应的信号强度的阈值），则设置于报警装置上的提醒按钮通过灰度提醒用户，直至任一中继的信号强度符合上述设置的阈值（例如，20km）调整至符合要求时，设置于报警装置上的提醒按钮将会恢复正常，将会以绿色显示。
45.在实际应用场景中，管理平台应用程序还设置有“自动调整”等类似功能的触控键，通过目标用户的触控操作去触控“自动调整”的触控键，在判断出信号强度不够时，可以自动给无人机发送命令，令无人机自动调整（缩短）相对距离，来保证通迅畅通。
46.在实际应用场景中，当中继为两个，中继对应的无人机为两个时，可以对通讯覆盖范围信息、两个中继坐标信息和两个手台（包括广播手台和收听手台）的坐标信息进行可视化显示。为了便于目标用户实时得到上述信息，可以将上述信息可视化显示于移动终端设备（例如，平台电脑，或者手机）上。
47.在实际应用场景中，使用rssi（receivedsignalstrengthindication，接收的信号强度指示）定位技术，每台手台都自带gps（globalpositioningsystem，全球定位系统）模块，将rssi和gps数据融合后得到上述手台（包括广播手台和收听手台）位置信息。
48.任意一台手台在通话时，除了发生语音信息，同时还将自身的位置坐标广播到全网。
49.当中继进行转发的时，中继与无人机进行交互，在获取到无人机的gps坐标和气压计，imu（inertialmeasurement unit，惯性测量单元）三者数据之后，将上述三者数据进行融合处理，融合处理后得到更加精准的坐标数据，再将该无人机的坐标（也即中继当前的坐标）连同需要转发的数据一同广播出去。
50.其中，一台手台将监听到的gps坐标及其对应的手台id，通过蓝牙/wifi/有线链接发送给手持平板/笔记本/台式机，经过筛选，储存及处理后，将网内所有已知id坐标显示在屏幕上，结合gis电子地图，目标用户将直观的看到各手台（包括广播手台和收听手台）所处位置。
51.如图2所示，为本技术具体应用场景下的两个手台通过一个中继进行应急通讯的示意图。
52.在实际应用场景中，对讲机（手台）通讯属于广播方式，半双工，即同一时间只允许一台对讲机在说话，其他对讲机属于收听状态。只有当该对讲机说完之后，放开“通话键”才
能进入第二次通讯。再下一轮询中，哪个对讲机首先按下“通话键”就由他进行广播，进行这一轮的广播通讯。
53.针对图2的解释和说明，参见前述图1相同或相似部分的描述，在此不再赘述。
54.如图3所示，为本技术具体应用场景下的两个手台通过两个不同的中继进行应急通讯的示意图。
55.需要说明的是，图2和图3的区别在于，图2是通过一个无人机和对应的中继，实现在广播手台和收听手台之间的应急通讯；而图2是通过两个无人机和对应的中继，实现在广播手台和收听手台之间的应急通讯。如图3所示，通过第一中继和第二中继，对不同的中继和对应的无人机进行区分，在此不再赘述。
56.针对图3的解释和说明，参见前述图1相同或相似部分的描述，在此不再赘述。
57.本技术实施例提供的无人机的应急通讯方法，由于对通讯覆盖范围进行分析及模拟，精准地确定对应的优选滞空点；并能够精准控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯；这样，在整个通讯方法中，不仅无需事先提前架设中继器，还能够有效地避免通讯覆盖范围可能出现盲区的现象，能够控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。
58.在上述的实施例中，提供了一种无人机的应急通讯方法，与之相对应的，本技术还提供一种无人机的应急通讯系统。本技术实施例提供的无人机的应急讯系统可以实施上述无人机的应急通讯方法，该无人机的应急通讯系统可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该无人机的应急通讯系统可以包括集成的或分开的功能模块或单元来执行上述各方法中的对应步骤。
59.本技术实施例提供的无人机的应急通讯系统，包括：用于控制两个或两个以上的无人机和至少一个中继的管理平台、两个或两个以上的无人机、至少一个中继、广播手台和收听手台；管理平台，具体用于：获取当前地区的地理模型和多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息；根据多个手台中的任意一个手台对应的坐标信息和地理模型确定通讯覆盖范围；对通讯覆盖范围进行分析及模拟，确定对应的优选滞空点；控制至少一个无人机带动对应的中继飞行至优选滞空点，以及控制两个或两个以上的手台通过对应的中继进行应急通讯。
60.需要说明的是，优选滞空点的数量与中继的数量相等，优选滞空点的数量的范围为1-5个。
61.中继跟对应的天线连为一个整体，或者，中继和对应的天线分开布置；中继对应的天线可水平放置，或者中继对应的天线可垂直放置，或者中继对应的天线可与地面呈现特定角度（例如，常见的30
°
/45
°
/75
°
）放置；中继在无人机的安装位置包括：将中继安装在无人机的机顶、机臂、机腹或者脚架上。
62.在本技术实施例的一些实施方式中，本技术实施例提供的无人机的应急通讯系统，与本技术前述实施例提供的无人机的应急通讯方法出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。
63.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。