无人机的路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机的路径规划方法及系统。该方法包括对从GIS中获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到无人机的预通行区域；根据无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍无人机飞行的各障碍物；对预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定预规划路径是否可通行；在预规划路径不可通行的情况下，重新规划得到无人机的新飞行路径。通过将GIS技术应用到无人机的路径规划中，利用缓冲区分析和叠置分析实现对飞行环境的智能判断与飞行路径的智能分析，根据本发明专利技术实施例的无人机的路径规划方法及系统能够提高对大量飞行数据的处理速度，减少数据分析的工作量，提高了无人机路径规划的效率，从而提高了无人机的飞行安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机的路径规划方法及系统。
技术介绍
无人机路径规划指的是根据无人机自身机动性、飞行环境和任务要求，选择一条安全有效的飞行路线。在无人机的实际飞行过程中，地面测控系统实时输出大量飞行数据，根据大量飞行数据快速进行处理，并及时地对无人机进行飞行控制，这对于无人机的飞行安全至关重要。如何提高对大量飞行数据的处理速度以及减少数据分析的工作量是无人机的路径规划中亟需解决的技术问题。
技术实现思路
技术问题有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，在无人机的路径规划中，对大量飞行数据的处理速度较低且数据分析的工作量较大。解决方案为了解决上述技术问题，根据本专利技术的一实施例，提供了一种无人机的路径规划方法，包括：对从GIS中获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到所述无人机的预通行区域；根据所述无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍所述无人机飞行的各障碍物；对所述预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定所述预规
划路径是否可通行；在所述预规划路径不可通行的情况下，重新规划得到所述无人机的新飞行路径。对于上述无人机的路径规划方法，在一种可能的实现方式中，所述对从GIS获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到所述无人机的预通行区域，包括：根据所述无人机的机身宽度确定缓冲半径；从所述GIS中获取预先存储的所述预规划路径，所述预规划路径包括预先规划的起始点坐标、所经航点坐标和目的点坐标；根据所述预通行路径包括的各坐标和所述缓冲半径确定所述预通行区域。对于上述无人机的路径规划方法，在一种可能的实现方式中，根据所述无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍所述无人机飞行的各障碍物，包括：根据所述无人机的飞行高度，确定可能在所述预通行区域内阻碍飞行的各固定障碍物和/或各移动障碍物；从所述GIS中获取所述固定障碍物的位置数据，和/或，采用GPS实时获取所述移动障碍物的位置数据；对各障碍物的位置数据进行合并运算，得到障碍物全集。对于上述无人机的路径规划方法，在一种可能的实现方式中，对所述预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定所述预规划路径是否可通行，包括：将所述预通行区域与所述障碍物全集进行相交运算或相减运算，以确定所述预通行区域与所述障碍物全集是否存在重叠区域；在所述预通行区域与所述障碍物全集存在重叠区域的情况下，确定所述预规划路径不可通行。对于上述无人机的路径规划方法，在一种可能的实现方式中，重新规划得到所述无人机的新飞行路径，包括：采用单源最短路径算法对所述预通行区域内的各坐标点进行遍历，并根据欧几里得距离计算得到新的可通行航点；根据新的可通行航点、所述起始点坐标和所述目的点坐标重新确定所述新飞行路径。对于上述无人机的路径规划方法，在一种可能的实现方式中，重新规划得到所述无人机的新飞行路径之后，所述方法还包括：将所述新飞行路径导入到所述无人机的地面控制站中；所述地面控制站向所述无人机的飞行控制模块发送所述新飞行路径对应的控制命令，以指示所述无人机按照所述新飞行路径飞行。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的另一实施例，提供了一种无人机的路径规划系统，包括：GIS数据管理模块，用于存储预规划路径及飞行环境信息；预通行区域分析模块，用于对从GIS中获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到所述无人机的预通行区域；飞行环境判断模块，用于根据所述无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍所述无人机飞行的各障碍物；路径分析模块，用于对所述预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定所述预规划路径是否可通行；路径规划模块，用于在所述预规划路径不可通行的情况下，重新规划得到所述无人机的新飞行路径。对于上述无人机的路径规划系统，在一种可能的实现方式中，所述预通行区域分析模块包括：缓冲半径确定子模块，用于根据所述无人机的机身宽度确定缓冲半径；预规划路径获取子模块，用于从所述GIS中获取预先存储的所述预规划路径，所述预规划路径包括预先规划的起始点坐标、所经航点坐标和目的点坐标；预通行区域确定子模块，用于根据所述预通行路径包括的各坐标和所述缓冲半径确定所述预通行区域。对于上述无人机的路径规划系统，在一种可能的实现方式中，所述飞行环境判断模块包括：障碍物确定子模块，用于根据所述无人机的飞行高度，确定可能在所述预通行区域内阻碍飞行的各固定障碍物和/或各移动障碍物；障碍物位置数据获取子模块，用于从所述GIS中获取所述固定障碍物的位置数据，和/或，采用GPS实时获取所述移动障碍物的位置数据；障碍物全集确定子模块，用于对各障碍物的位置数据进行合并运算，得到障碍物全集。对于上述无人机的路径规划系统，在一种可能的实现方式中，所述路径分析模块包括：重叠判断子模块，用于将所述预通行区域与所述障碍物全集进行相交运算或相减运算，以确定所述预通行区域与所述障碍物全集是否存在重叠区域；不可通行判定子模块，用于在所述预通行区域与所述障碍物全集存在重叠区域的情况下，确定所述预规划路径不可通行。对于上述无人机的路径规划系统，在一种可能的实现方式中，所述路径规划模块包括：新的可通行航点计算子模块，用于采用单源最短路径算法对所述预通行区域内的各坐标点进行遍历，并根据欧几里得距离计算得到新的可通行航点；新飞行路径确定子模块，用于根据新的可通行航点、所述起始点坐标和所述目的点坐标重新确定所述新飞行路径。对于上述无人机的路径规划系统，在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：导入模块，用于将所述新飞行路径导入到所述无人机的地面控制站中；路径控制模块，用于所述地面控制站向所述无人机的飞行控制模块发送所述新飞行路径对应的控制命令，以指示所述无人机按照所述新飞行路径飞行。有益效果通过将GIS技术应用到无人机的路径规划中，利用GIS信息辅助决策，利用缓冲区分析和叠置分析等GIS空间分析功能实现对飞行环境的智能判断与飞行路径的智能分析，根据本专利技术实施例的无人机的路径规划方法及系统能够提高对大量飞行数据的处理速度，减少数据分析的工作量，提高了无人机路径规划的效率，从而提高了无人机的飞行安全性。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本专利技术的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本专利技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本专利技术的原理。图1示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法的实现流程图；图2示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法步骤S101的具体实现流程图；图3示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法步骤S102的具体实现流程图；图4示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法步骤S103的具体实现流程图；图5示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法步骤S104中重新规划得到无人机的新飞行路径的具体实现流程图；图6a示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法中的预规划路径、障碍物、起始点、目的点和可通行航点的示意图；图6b示出根据本专利技术一实施例的无人机的路径规划方法中的预规划路径、障碍物、起始点、目的点、可通行航点和新飞行路径的另一示意图；图7示出根据本专利技术另一实施例的无人机的路径规划方法的实现流程图；图8示出根据本专利技术另一实施例的无人机的路径规划系统的结构框图；具体实施方式以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机的路径规划方法，其特征在于，包括：对从GIS中获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到所述无人机的预通行区域；根据所述无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍所述无人机飞行的各障碍物；对所述预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定所述预规划路径是否可通行；在所述预规划路径不可通行的情况下，重新规划得到所述无人机的新飞行路径。

【技术特征摘要】
1.一种无人机的路径规划方法，其特征在于，包括：对从GIS中获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到所述无人机的预通行区域；根据所述无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍所述无人机飞行的各障碍物；对所述预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定所述预规划路径是否可通行；在所述预规划路径不可通行的情况下，重新规划得到所述无人机的新飞行路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对从GIS获取的预规划路径进行缓冲区分析，得到所述无人机的预通行区域，包括：根据所述无人机的机身宽度确定缓冲半径；从所述GIS中获取预先存储的所述预规划路径，所述预规划路径包括预先规划的起始点坐标、所经航点坐标和目的点坐标；根据所述预通行路径包括的各坐标和所述缓冲半径确定所述预通行区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述无人机所处的飞行环境，确定可能阻碍所述无人机飞行的各障碍物，包括：根据所述无人机的飞行高度，确定可能在所述预通行区域内阻碍飞行的各固定障碍物和/或各移动障碍物；从所述GIS中获取所述固定障碍物的位置数据，和/或，采用GPS实时获取所述移动障碍物的位置数据；对各障碍物的位置数据进行合并运算，得到障碍物全集。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述预通行区域与各障碍物的位置信息进行叠置分析，确定所述预规划路径是否可通行，包括：将所述预通行区域与所述障碍物全集进行相交运算或相减运算，以确定所述预通行区域与所述障碍物全集是否存在重叠区域；在所述预通行区域与所述障碍物全集存在重叠区域的情况下，确定所述预规划路径不可通行。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，重新规划得到所述无人机的新飞行路径，包括：采用单源最短路径算法对所述预通行区域内的各坐标点进行遍历，并根据欧几里得距离计算得到新的可通行航点；根据新的可通行航点、所述起始点坐标和所述目的点坐标重新确定所述新飞行路径。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，重新规划得到所述无人机的新飞行路径之后，所述方法还包括：将所述新飞行路径导入到所述无人机的地面控制站中；所述地面控制站向所述无人机的飞行控制模块发送所述新飞行路径对应的控制命令，以指示所述无人机按照所述新飞行路径飞行。7.一种无人机的路径规划系统，其特征在于，包括：GIS数据管理模块，用于存储预规划路径及飞行环境信息；预通行...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟明，
申请(专利权)人：北京博瑞空间科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11