[0001] 本发明属于机载系统与设备专业领域，涉及飞机起降设计技术，具体涉及一种垂直起降电动飞机的辅助起降方法及系统。

[0002] 电动垂直起降飞机简称eVTOL，相比传统飞机应用范围较广，eVTOL运营场景主要定位为城市内或城市间通勤、货运、救援、旅游、医疗急救等，运营空港主要是利用城市中现有广场、商场或高楼楼顶，由于运营空港周围环境复杂，因此对eVTOL起降阶段的态势感知能力要求更高，要求eVTOL具有较强的实时环境感知能力、高精度立体定位导航能力以及障碍物探测与规避能力。

[0003] 当前主流环境感知、定位导航及探测技术包括以下几种方式：

[0004] a)通过大气数据采集系统获取飞机速度、高度等信息，但是在城市环境中，气压分布情况复杂进而难以获取准确的高度数据，而且由于大气高度无法反应相对地面的真实高度因此难以规避建筑对高度的影响；

[0005] b)通过无线电高度表采用无线电方式测量垂直高度，或者通过测高雷达采用激光测距方式测量垂直高度，这两种方式与大气数据采集系统一样，都难以规避建筑对高度的影响，存在高度突变问题；

[0006] c)通过差分BD/GPS定位技术，可以在水平方向获取比较精准的位置信息，但是难以获取精准的高度信息；

[0007] d)探测雷达技术，该方式需要满足全方位探测需求，探测目标呈现不直观，而且该设备的成本、功耗、重量都较大，而且容易受环境影响；

[0008] e)多目视觉相机技术，该技术不能满足运营空港的探测距离和视场广度要求，采用该技术则需要大广角和长距相机组合，还需要全方位布置相机，同时存在后端视频图像处理工作量大，需要大数据量的特征训练等，该技术用在自主导航及决策时，可信度不够；

[0009] 上述几种方式都是基于大地坐标或垂直起降电动飞机自身坐标，无法将eVTOL垂直起降电动飞机、运营空港起降点、障碍物等的相关对象的相对位置信息，精确地展示给决策人员。同时对低空区域的人工建筑、树木等障碍物立体信息探测不足，特别是高压线、电信光缆细小但危害较大的障碍物几乎无法探测，因此难以准确的对eVTOL的垂直起降进行准确的引导。

[0058] 下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

[0059] 以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0060] 电动垂直起降飞机即eVTOL飞机，其运营场景主要定位在城市内或城市间通勤、货运、救援、旅游、医疗急救等方面，运营空港主要是利用现有广场、商场或高楼楼顶，由于运营空港周围环境更加复杂，对eVTOL飞机起降阶段的态势感知能力要求更高，这就要求eVTOL飞机具有较强的实时环境感知能力、高精度立体定位导航能力以及障碍物探测与规避能力。而传统的环境感知、定位导航及探测技术都存在在低空无法规避建筑对高度的影响而存在高度突变、立体信息探测不足、态势感知能力弱、成本高、效率低等问题。

[0061] 本发明公开了一种垂直起降电动飞机的辅助起降方法及系统，通过采用3D数字空间模型和eVTOL飞机实时位置信息，将运营空港、周围环境信息、eVTOL飞机统一纳入到同一个坐标空间内，并以三维动态图像形式将运营空港立体场景、起飞和进近飞行轨迹指引、起降点水平和垂直偏离指示同时呈现给决策人员，旨在提供一种更加真实、身临其境的环境感知。以下通过具体的实施例对本发明的垂直起降电动飞机的辅助起降方法及系统进行详细说明。

[0062] 本具体实施方式提供了一种垂直起降电动飞机的辅助起降方法，参见图1和图2所示，辅助起降方法包括以下步骤：

[0063] 运营空港3D数字空间模型库的构建方法包括以下步骤：

[0064] S0、依据多个不同的飞行任务，构建运营空港3D数字空间模型库；

[0065] S01、依据各飞行任务选取运营空港的位置，设定运营空港内坐标原点构建三维立体坐标系；

[0066] S02、依据垂直起降电动飞机性能和起降规则，确定运营空港沿水平方向和垂直方向的空间范围；

[0067] S03、获取运营空港空间范围内的障碍物分布，选定3个障碍物作为应答站；

[0068] S04、采用测绘或3D空间扫描建模技术，构建与各飞行任务对应的3D数字空间模型，形成运营空港3D数字空间模型库。

[0069] 更进一步地，上述步骤S04中，所述3D数字空间模型库内包括与多个不同的飞行任务一一对应的3D数字空间模型，每一个所述3D数字空间模型均包括目标地、应答站和除应答站外其余障碍物，以及目标地、应答站和除应答站外其余障碍物的空间坐标信息。

[0070] S1、依据当前飞行任务，获取垂直起降电动飞机的预设起降航道。

[0071] 一般来说，为垂直起降电动飞机分配运营任务后，通过垂直起降电动飞机需要执行的任务获得飞行轨迹，飞机轨迹中含有设定的起飞航道和降落航道，垂直起降电动飞机根据起飞航道和降落航道进行起飞及降落。

[0072] S2、从运营空港3D数字空间模型库中加载与当前飞行任务对应的3D数字空间模型。

[0073] 本步骤中，运营空港3D数字空间模型库是提前构建好的，在获得当前飞行任务后即可以从该运营空港3D数字空间模型库中调用对应的3D数字空间模型。

[0074] S3、执行当前飞行任务时，实时获取垂直起降电动飞机与应答站的直线距离。

[0075] 上述步骤S3中，所述执行当前飞行任务时，实时获取垂直起降电动飞机与应答站的直线距离，包括：

[0076] S31、采用垂直起降电动飞机上测距设备实时向应答站发送测距信号，测距信号为激光信号或电磁信号；

[0077] S32、应答站接收测距信号时输出反馈信号；

[0078] S33、测距设备依据接收的反馈信号计算获得垂直起降电动飞机与应答站的直线距离。

[0079] S4、依据直线距离计算垂直起降电动飞机在3D数字空间模型坐标系下的垂直起降电动飞机空间坐标。

[0080] 本步骤中，3D数字空间模型内包含有应答站及其空间建坐标，根据步骤S3计算两者之间的直线距离，结合应答站的空间坐标，即可以计算出垂直起降电动飞机在3D数字空间模型坐标系下的坐标位置。

[0081] S5、依据垂直起降电动飞机空间坐标和3D数字空间模型内目标地空间坐标，计算垂直起降电动飞机相对于目标地的偏移距离，所述偏移距离包括水平偏移距离和垂直偏移距离。

[0082] 当计算出垂直起降电动飞机空间坐标时，就可以结合3D数字空间模型内目标地空间坐标，参见图3所示，通过将垂直起降电动飞机进行投影的方式计算出垂直起降电动飞机相对于目标地的偏移距离，偏移距离是用来对垂直起降电动飞机的飞行进行修正。

[0083] S6、将垂直起降电动飞机及其预设起降航道叠加至3D数字空间模型内生成3D立体可视化场景。

[0084] S7、在3D立体可视化场景内依据偏移距离生成飞行轨迹指引，对飞行方向修正。

[0085] S8、依据飞行轨迹指引引导垂直起降电动飞机向目标地飞行，直至完成垂直起降电动飞机的起飞或降落。

[0086] 本发明的辅助起降方法，在起飞和降落过程中通过步骤S3～S7不断的对垂直起降电动飞机的飞行方向进行修正，使其准确的进行起飞或降落，以避免发生安全性事件。

[0087] 在本实施例中，提供了一种计算机设备，如图4所示，包括存储器401、处理器402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意的垂直起降电动飞机的辅助起降方法。

[0088] 具体的，该计算机设备可以是计算机终端、服务器或者类似的运算装置。

[0089] 在本实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述任意的垂直起降电动飞机的辅助起降方法的计算机程序。

[0090] 具体的，计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(trans itory med ia)，如调制的数据信号和载波。

[0091] 基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种垂直起降电动飞机的辅助起降系统，如下面的实施例所述。由于辅助起降系统解决问题的原理与辅助起降方法相似，因此辅助起降系统的实施可以参见辅助起降方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

[0092] 图5是本发明实施例的垂直起降电动飞机的辅助起降系统的一种结构框图，如图5所示，辅助起降系统包括：3D数字空间模型构建模块1、预设起降航道获取模块2、3D数字空间模型加载模块3.垂直起降电动飞机空间坐标计算模块4、偏移距离计算模块5、3D立体可视化场景构建模块6、飞行轨迹指引生成及飞行引导模块7，下面对该结构进行说明。

[0093] 3D数字空间模型构建模块1，用于依据飞行任务构建3D数字空间模型，形成包括与多个飞行任务一一对应的3D数字空间模型的运营空港3D数字空间模型库；

[0094] 预设起降航道获取模块2，用于依据当前飞行任务，获取垂直起降电动飞机的预设起降航道；

[0095] 3D数字空间模型加载模块3，用于从运营空港3D数字空间模型库中加载与当前飞行任务对应的3D数字空间模型；

[0096] 垂直起降电动飞机空间坐标计算模块4，用于执行当前飞行任务时，实时获取垂直起降电动飞机与应答站的直线距离，并依据直线距离计算垂直起降电动飞机在3D数字空间模型坐标系下的垂直起降电动飞机空间坐标；

[0097] 偏移距离计算模块5，用于依据垂直起降电动飞机空间坐标和3D数字空间模型内目标地空间坐标，计算垂直起降电动飞机相对于目标地的偏移距离，所述偏移距离包括水平偏移距离和垂直偏移距离；

[0098] 3D立体可视化场景构建模块6，用于将垂直起降电动飞机及其预设起降航道叠加至3D数字空间模型内生成3D立体可视化场景；

[0099] 飞行轨迹指引生成及飞行引导模块7，用于在3D立体可视化场景内依据偏移距离生成飞行轨迹指引，对飞行方向修正，依据飞行轨迹指引引导垂直起降电动飞机向目标地飞行，直至完成垂直起降电动飞机的起飞或降落。

[0100] 本发明实施例实现了如下技术效果：

[0101] a)使用的3D数字空间模型中包含运营空港范围内所有障碍物及位置信息，能够应对难以探测的高压线、电信光缆等障碍物，且在障碍物信息发生变化时可以及时更新；

[0102] b)辅助起降方法的实施不依赖高精度经纬度信息，其可以提供高精度相对位置信息；

[0103] c)通过生成逼真的3D立体可视化场景，可以实时显示飞行通道(即预设起降航道)和障碍物信息，可以增强飞行员的态势感知能力；

[0104] d)本发明的方法可以适用于有人操作飞行或者无人自主飞行模式，可以解决机载主动探测设备不足及不准问题，并可以提供精准的导航信息；

[0105] e)本发明的系统能够大幅减少机载设备、降低功耗和垂直起降电动飞机重量，提高运营效率，减少运营成本。

[0106] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

[0107] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。