一种中继点生成方法、装置和无人机制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种中继点生成方法、装置和无人机，所述方法包括：预测目标在下一时刻的状态；根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围；在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点；根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点。本发明专利技术实施例通过预测目标下一时刻的状态，并根据目标下一时刻的状态获得至少两个位置采样点，然后根据目标下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定无人机在下一时刻的经行中继点。仅规划无人机下一时刻的经行中继点，而非一段路径，相对来说简单易行，简化了算法、延时较小。

【技术实现步骤摘要】
一种中继点生成方法、装置和无人机
本专利技术实施例涉及无人飞行器
，特别涉及一种中继点生成方法、装置和无人机。
技术介绍
利用无人机对运动目标进行识别和跟踪已得到广泛应用，利用无人机对目标进行跟踪时，需要根据目标的位置和状态，在保持跟踪的前提下避开障碍物飞行。目前，多采用根据目标的实时位置进行路径规划，然后按照规划的路径飞行，由于在跟踪的过程中，目标在不断变化，因此无人机需不断进行路径规划，以保持跟踪状态。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现上述根据目标实时位置规划路径的方法算法复杂，延时较大。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种算法简单的中继点生成方法、装置和无人机。第一方面，本专利技术实施例提供了一种中继点生成方法，所述方法用于无人机，所述方法包括：预测目标在下一时刻的状态，其中，所述目标在所述下一时刻的状态包括所述目标在所述下一时刻的位置和速度；根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围；在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点；根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点。在一些实施例中，所述预测目标下一时刻的状态，包括：获取所述目标在当前时刻的速度和加速度；根据所述目标在当前时刻的速度和加速度，估计所述目标在所述下一时刻的状态。在一些实施例中，所述获取所述目标在当前时刻的速度和加速度，包括：获取所述目标在当前时刻的位置、在所述当前时刻前至少两个时刻的位置和时间戳；根据所述目标在当前时刻的位置、在所述当前时刻前至少两个时刻的位置和时间戳，获取所述目标在当前时刻的速度和加速度。在一些实施例中，所述根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围，包括：获取所述无人机的初始跟踪距离；以所述目标在所述下一时刻的位置为球心，以所述无人机的初始跟踪距离为半径建立所述搜索范围，其中，所述搜索范围为半球面，且位于所述目标所在平面的上方。在一些实施例中，所述在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点，包括：确定采样步长；对所述搜索范围建立坐标系，所述坐标系包括Z轴和与所述Z轴垂直的X轴；分别在与所述Z轴呈φ角和与所述X轴呈θ角的范围内，以所述采样步长进行采样，以获得所述至少两个位置采样点，其中，φ∈[0,π/2]，θ∈[0,2π]。在一些实施例中，所述确定所述采样步长，包括：获取环境地图的分辨率，其中，所述环境地图的分别率是指在所述无人机的路径规划系统中使用的环境地图的分辨率；获取所述无人机的初始跟踪距离；确定所述采样步长为所述环境地图的分辨率与所述初始跟踪距离的比值。在一些实施例中，所述根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点，包括：计算所述至少两个位置采样点中，每一个位置采样点的得分；确定得分最高的位置采样点为所述中继点。在一些实施例中，所述计算所述至少两个位置采样点中，每一个位置采样点的得分，包括；采用以下公式计算所述得分：其中，di为第i个位置采样点距离最近的障碍物的距离，di＝min(di,ds)，ds为安全距离阈值，v为所述目标在下一时刻的速度，θi为所述目标在下一时刻的速度方向的反方向与X轴的夹角，是第i个位置采样点与Z轴的夹角，为所述无人机的相机在初始跟踪时的俯仰角。在一些实施例中，所述确定得分最高的位置采样点为所述中继点，包括：确定初始搜索位置；以所述初始搜索位置为圆心，分别以所述采样步长的整数倍为半径在所述搜索范围内进行环形搜索，以得到所述得分最高的位置采样点。在一些实施例中，所述初始搜索位置的坐标为其中，为启动跟踪系统时所述无人机与所述目标的连线与Z轴的夹角，θ0为所述无人机的当前位置与所述目标在下一时刻的位置的连线与X轴的夹角。第二方面，本专利技术实施例提供了一种中继点生成装置，所述装置用于无人机，所述装置包括：预测模块，用于预测目标在下一时刻的状态，其中，所述目标在所述下一时刻的状态包括所述目标在所述下一时刻的位置和速度；搜索范围建立模块，用于根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围；采样模块，用于在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点；中继点确认模块，用于根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点。在一些实施例中，所述预测模块具体用于：获取所述目标在当前时刻的速度和加速度；根据所述目标在当前时刻的速度和加速度，估计所述目标在所述下一时刻的状态。在一些实施例中，所述预测模块具体用于：获取所述目标在当前时刻的位置、在所述当前时刻前至少两个时刻的位置和时间戳；根据所述目标在当前时刻的位置、在所述当前时刻前至少两个时刻的位置和时间戳，获取所述目标在当前时刻的速度和加速度。在一些实施例中，所述搜索范围建立模块具体用于：获取所述无人机的初始跟踪距离；以所述目标在所述下一时刻的位置为球心，以所述无人机的初始跟踪距离为半径建立所述搜索范围，其中，所述搜索范围为半球面，且位于所述目标所在平面的上方。在一些实施例中，所述采样模块具体用于：确定采样步长；对所述搜索范围建立坐标系，所述坐标系包括Z轴和与所述Z轴垂直的X轴；分别在与所述Z轴呈φ角和与所述X轴呈θ角的范围内，以所述采样步长进行采样，以获得所述至少两个位置采样点，其中，φ∈[0,π/2]，θ∈[0,2π]。在一些实施例中，所述采样模块具体用于：获取环境地图的分辨率，其中，所述环境地图的分别率是指在所述无人机的路径规划系统中使用的环境地图的分辨率；获取所述无人机的初始跟踪距离；确定所述采样步长为所述环境地图的分辨率与所述初始跟踪距离的比值。在一些实施例中，所述中继点确认模块具体用于：计算所述至少两个位置采样点中，每一个位置采样点的得分；确定得分最高的位置采样点为所述中继点。在一些实施例中，所述中继点确认模块具体用于：采用以下公式计算所述得分：其中，di为第i个位置采样点距离最近的障碍物的距离，di＝min(di,ds)，ds为安全距离阈值，v为所述目标在下一时刻的速度，θi为所述目标在下一时刻的速度方向的反方向与X轴的夹角，是第i个位置采样点与Z轴的夹角，为所述无人机的相机在初始跟踪时的俯仰角。在一些实施例中，所述中继点确认模块具体用于：确定初始搜索位置；以所述初始搜索位置为圆心，分别以所述采样步长的整数倍为半径在所述搜索范围内进行环形搜索，以得到所述得分最高的位置采样点。在一些实施例中，所述初始搜索位置的坐标为其中，为启动跟踪系统时所述无人机与所述目标的连线与Z轴的夹角，θ0为所述无人机的当前位置与所述目标在下一时刻的位置的连线与X轴的夹角。第三方面，本专利技术实施例提供了一种无人机，所述无人机包括机身、与所述机身相连的机臂、设于所述机臂的动力系统、设置于所述机身的跟踪系统、飞控系统、视觉系统和路径规划系统；其中，所述路径规划系统包括控制器，所述控制器包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的方法。第四方面，本专利技术实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中继点生成方法，所述方法用于无人机，其特征在于，所述方法包括：预测目标在下一时刻的状态，其中，所述目标在所述下一时刻的状态包括所述目标在所述下一时刻的位置和速度；根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围；在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点；根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点。

【技术特征摘要】
1.一种中继点生成方法，所述方法用于无人机，其特征在于，所述方法包括：预测目标在下一时刻的状态，其中，所述目标在所述下一时刻的状态包括所述目标在所述下一时刻的位置和速度；根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围；在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点；根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测目标下一时刻的状态，包括：获取所述目标在当前时刻的位置、速度和加速度；根据所述目标在当前时刻的位置、速度和加速度，估计所述目标在所述下一时刻的状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标在当前时刻的位置、速度和加速度，包括：获取所述目标在当前时刻的位置、在所述当前时刻前至少两个时刻的位置和时间戳；根据所述目标在当前时刻的位置、在所述当前时刻前至少两个时刻的位置和时间戳，获取所述目标在当前时刻的速度和加速度。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标在所述下一时刻的状态，在所述目标周围建立搜索范围，包括：获取所述无人机的初始跟踪距离；以所述目标在所述下一时刻的位置为球心，以所述无人机的初始跟踪距离为半径建立所述搜索范围，其中，所述搜索范围为半球面，且位于所述目标所在平面的上方。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述搜索范围内采样，以获得至少两个位置采样点，包括：确定采样步长；对所述搜索范围建立坐标系，所述坐标系包括Z轴和与所述Z轴垂直的X轴；分别在与所述Z轴呈φ角和与所述X轴呈θ角的范围内，以所述采样步长进行采样，以获得所述至少两个位置采样点，其中，φ∈[0，π/2]，θ∈[0，2π]。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述采样步长，包括：获取环境地图的分辨率，其中，所述环境地图的分别率是指在所述无人机的路径规划系统中使用的环境地图的分辨率；获取所述无人机的初始跟踪距离；确定所述采样步长为所述环境地图的分辨率与所述初始跟踪距离的比值。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标在所述下一时刻的状态和所述至少两个位置采样点，确定所述无人机在所述下一时刻的中继点，包括：计算所述至少两个位置采样点中，每一个位置采样点的得分；确定得分最高的位置采样点为所述中继点。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算所述至少两个位置采样点中，每一个位置采样点的得分，包括；采用以下公式计算所述得分：其中，di为第i个位置采样点距离最近的障碍物的距离，di＝min(di，ds)，ds为安全距离阈值，v为所述目标在下一时刻的速度，θi为所述目标在下一时刻的速度方向的反方向与X轴的夹角，是第i个位置采样点与Z轴的夹角，为所述无人机的相机在初始跟踪时的俯仰角。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述确定得分最高的位置采样点为所述中继点，包括：确定初始搜索位置；以所述初始搜索位置为圆心，分别以所述采样步长的整数倍为半径在所述搜索范围内进行环形搜索，以得到所述得分最高的位置采样点。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述初始搜索位置的坐标为其中，为启动跟踪系统时所述无人机与所述目标的连线与Z轴的夹角，θ0为所述无人机的当前位置与所述目标在下一时刻的位置的连线与X轴的夹角。11.一种中继点生成装置，所述装置用于无人机，其特征在于，所述装置包括：预测模块，用于预测目标在下一时刻的状态，其中，所述目标在所述下一时刻的状态包括所述目标在所述下一时刻的位置和速度；搜索范围建立模块，用于根据所述目标在所述下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕浩，
申请(专利权)人：深圳市道通智能航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44