[发明专利]用于无人机和移动车辆的预测式降落

说明书

本发明涉及用于无人机和移动车辆的预测式降落。一种用于预测式无人机降落的方法包括：获取无人机相对于安装于车辆上的降落平台的相对位置；获取无人机相对于降落平台的相对速度；基于无人机相对于降落平台的相对位置和相对速度来估算降落时间；基于车辆的行驶数据和无人机的飞行状况，将在估算的降落时间的车辆的位置预测为无人机降落位置。具体地，基于车辆的速度、从导航系统计算出的车辆路线、道路交通状况、二维地图数据、三维地图数据、高级驾驶员辅助系统(ADAS)数据以及经由车辆对万物(V2X)通信接收的交通数据中的至少一种来预测无人机降落位置。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的无人机降落系统，并且更具体地，涉及用于在预测式导航下将无人机降落在车辆上的方法和系统。

背景技术

无人机系统广泛用于军事、商业、科学、娱乐和农业目的，其应用包括监测、递送、航空摄影等。无人机还被开发以从车辆上起飞和降落到车辆上。基于车辆的无人机系统更通用、灵活和节能。在基于车辆的无人机系统中，安装于车辆上的降落平台用作充电和运输的基地。

在利用基于车辆的无人机系统进行包裹递送的示例中，可以将大量包裹装载在车辆(例如，卡车或货车)内，并且可以将无人机放置在车辆的车顶上。当车辆接近递送区域时，无人机可以装载包裹，从车辆上起飞并将包裹递送到目的地。在递送后，无人机可以返回车辆，降落在其上，装载另一个包裹、起飞并递送包裹。为了更有效地递送，无人机可以在车辆移动时执行递送操作。

使无人机降落到安装于(例如)车辆车顶上的降落平台上而不会发生碰撞或错过降落，需要精确的协调和时间安排。为了使无人机降落到移动的车辆上，通常利用基于视觉识别的导航系统或基于全球定位系统(GPS)的导航。在这些传统方法中，朝向车辆的当前位置而导航无人机。当车辆改变路径时，需要实时更新车辆的位置，并且无人机会反应性地跟随车辆的当前位置，直到无人机降落到车辆上。

但是，虽然车辆的路径通常被限制为地球表面上的道路，但无人机对飞行路径的限制要少得多。当无人机反应性地跟随车辆时，无人机也被迫大致遵循道路模式，这可能是无人机到达降落点的低效率路径。因此，传统方法提供的导航效率较低，从而增加了降落时间和功耗。此外，当无人机不能对车辆的行为迅速做出反应时，碰撞或错过降落的风险也会增加。此外，在传统方法中，经常需要车辆驾驶员将车辆保持在恒定且稳定的速度，这给驾驶员带来了负担并且也给周围的交通带来了风险。

发明内容

本发明提供一种用于使无人机降落到车辆上的预测式导航的方法以及用于使无人机预测式降落到车辆上的系统，从而防止错过降落或降落过程中的碰撞。

根据本发明的一方面，一种用于预测式无人机降落的方法可以包括：通过处理器获取无人机相对于安装于车辆上的降落平台的相对位置并获取无人机相对于降落平台的相对速度。基于所获取的无人机相对于降落平台的相对位置和相对速度，处理器可以配置为估算降落时间。随后，处理器可以配置为基于车辆的行驶数据和无人机的飞行状况而将在估算的降落时间的车辆的位置预测为无人机降落位置。具体地，可以基于车辆的速度、从导航系统计算出的车辆路线、道路交通状况、二维地图数据、三维地图数据、高级驾驶员辅助系统(advanced driver-assistance system，ADAS)数据以及经由车辆对万物(V2X)通信接收的交通数据中的至少一种来预测无人机降落位置。从导航系统计算出的路线可以包括道路弯道和/或海拔。

在任何可行的组合中可以包含以下一个或更多个特征。处理器可以配置为基于车辆的预测位置来更新估算的降落时间，并且还基于更新的降落时间来更新车辆的预测位置。此外，处理器可以配置为将无人机导航至无人机降落位置。当无人机被导航时，处理器可以配置为生成无人机路线以在估算的降落时间到达无人机降落位置，并且向无人机提供所生成的无人机路线。随后，处理器可以配置为确定无人机和降落平台之间的距离是否在预定距离内，并且可以配置为在无人机和降落平台之间的距离在预定距离内时执行降落。可以利用成像装置来获取无人机相对于降落平台的相对位置。可以生成路线以避开无人机和无人机降落位置之间的障碍物。