一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法，根据跑道、绳钩回收车位置和方向信息以及窗口点和着陆点信息等自动生成绳钩回收和滑跑回收航线，引导无人机安全回收。本发明专利技术提出的跑道和绳钩双模回收航线自动生成方法，与之前的手动回收航线规划方式相比，由于利用了飞机或绳钩回收车在回收场地的位置信息从而计算出了需要的回收参数，不再需要人工进行估算，提高了回收航线的精确度以及无人机回收的安全性和可靠性；同时本发明专利技术在接受了回收场地参数后自动生成回收航线，免除了操作员在图上作业的不便，极大地提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法
本专利技术涉及无人机航线规划领域，尤其是一种无人机航线的自动生成方法。
技术介绍
随着无人机相关技术的发展，根据无人机自身特性，回收方式也趋于多样化。相比于起飞，无人机回收是一个更为复杂和容易出现故障的阶段，能否安全着陆已经成为了评价无人机性能的一项重要指标。目前无人机的回收方式主要有滑轮着陆、伞降回收、撞网回收、绳钩回收等。将其中两种回收模式应用到一种无人机中是无人机回收的发展趋势。同一种无人机既可以绳钩回收又可以滑轮着陆回收，可根据天气、场地、空间等条件灵活地选择回收模式，极大地提高了无人机着陆的安全性。当无人机执行完任务准备返航时，操纵员根据当时的条件选择绳钩或滑轮着陆的一种进行手动规划回收航线，费时费力且精确度不高。为降低无人机操作手的工作负荷，提高工作效率和可靠性，迫切的需要研究一种适用于绳钩和跑道双模回收的无人机航线自动生成方法，而目前未见相关的双模回收航线自动生成方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于绳钩和跑道双模回收的无人机航线自动生成方法，根据跑道、绳钩回收车位置和方向信息以及窗口点和着陆点信息等自动生成绳钩回收和滑跑回收航线，引导无人机安全回收。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下：步骤1：获取无人机在跑道上的初始点S点的经纬度坐标(Ls，Bs)和差分GPS高度Hs，获取方向点D点的经纬度坐标(LD，BD)，方向点D点为无人机沿跑道滑行2至3公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(Ls，Bs)，转换为平面直角坐标下的位置(Xs，Ys)，并将方向点经纬度坐标(LD，BD)，转换为平面直角坐标下的位置(XD，YD)，根据初始点和方向点的位置计算出跑道方向角α，即跑道与正北方向的夹角为：步骤2：操作员输入滑跑回收时无人机的着陆点与初始点之间的距离DSL，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(Ls，Bs)，转换为平面直角坐标下的位置(Xs，Ys)，用初始点位置(Xs，Ys)，距离DSL以及跑道方向角α计算出着陆点L点位置(XL，YL)为：将着陆点位置(XL，YL)转换成经纬度坐标(LL，BL)；步骤3：获取撞线点H点经纬度坐标(LH，BH)，方向点D点经纬度坐标(LVD，BVD)，其中撞线点为无人机撞线时绳钩回收车的位置，方向点为绳钩回收车沿着车头方向行驶1公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将撞线点经纬度坐标(LH，BH)，转换为平面直角坐标下的位置(XH，YH)，并将方向点经纬度坐标(LVD，BVD)，转换为平面直角坐标下的位置(XVD，YVD)，根据撞线点和方向点的位置计算出绳钩回收方向角β，方向角β为无人机撞线回收时的航线方向与正北方向的夹角，计算公式为：操作员输入绳钩回收航线窗口点wC点至撞线点H点的水平距离D2ToH，如图4所示)；步骤4：系统指挥员根据场地、空间、飞机状态条件选择回收模式，若准备回收前机场跑道、飞机起落架准备就绪，则选择滑轮着陆，若回收空间有限或回收场地不允许着陆回收，则选择绳钩回收，若为滑轮着陆，则进入跑道回收航线自动规划流程，即进入步骤5；若为绳钩回收，则进入绳钩回收航线自动规划流程，即进入步骤6；步骤5：若为跑道回收，则依据以下步骤进行：步骤5.1：回收航线规划模块接受跑道回收参数：跑道方向角α，着陆点经纬度坐标(LL，BL)，跑道回收航线进入点SR点至窗口点wR点的距离D1To2，差分GPS高度Hs，将着陆点经纬度坐标(LL，BL)，转换为平面直角坐标下的位置(XL，YL)；步骤5.2：跑道回收从正向和逆向两个方向进行，正向回收方向角α′＝α，逆向回收方向角α′＝α+π，可生成正向和逆向两条跑道回收航线；步骤5.3：跑道回收航线为4个航点组成的折线，其中SR点为航线进入点，WR点为窗口点，L点为着陆点，C点为纠偏点，SR点和WR点相对跑道的高度均为h，依次生成4个航点的经纬度以及SR点和WR点的高度：步骤5.3.1：计算SR点直角坐标位置：将SR点直角坐标(XSR，YSR)转换成经纬度坐标(LSR，BSR)，SR点高度为：HSR＝Hs+h；步骤5.3.2：计算窗口点wR点的直角坐标位置：将wR点直角坐标(XWR，YWR)转换成经纬度坐标(LWR，BWR)，wR点高度：HWR＝Hs+h；步骤5.3.3：着陆点L点的经纬度坐标为(LL，BL)；步骤5.3.4：计算C点直角坐标位置：将C点直角坐标(XC，YC)转换成经纬度坐标(LC，BC)；由此生成跑道回收航线；步骤6：若为绳钩回收，则依据以下步骤进行：步骤6.1：接受绳钩回收参数：撞线点H点经纬度坐标(LH，BH)，绳钩回收方向角β，绳钩回收航线窗口点wC点至撞线点H点的水平距离D2ToH，差分GPS高度Hs，将撞线点经纬度坐标(LH，BH)，转换为平面直角坐标下的位置(XH，YH)；步骤6.2：撞线回收从正向和逆向两个方向进行，正向回收方向角β′＝β，逆向回收方向角β′＝β+π，生成正向和逆向两条撞线回收航线；步骤6.3：撞线回收航线为6个航点组成的折线，其中SC点为航线进入点，WC点为窗口点，无人机在wC与A1点之间撞线回收，若无人机没有成功撞线回收，则进入A1、A2、A3、A4点进行复飞调整，然后再进入SC点重新准备撞线回收；6个航点相对回收场地的高度均为h，依次生成6个航点的经纬度和高度；步骤6.3.1：计算SC点直角坐标位置：将SC点直角坐标(XSC，YSC)转换成经纬度坐标(LSC，BSC)；步骤6.3.2：计算WC点直角坐标位置：将wC点直角坐标(XWC，YWC)转换成经纬度坐标(LWC，BWC)；步骤6.3.3：计算A1点直角坐标位置：将A1点直角坐标(XA1，YA1)转换成经纬度坐标(LA1，BA1)；步骤6.3.4：计算A2点直角坐标位置：将A2点直角坐标(XA2，YA2)转换成经纬度坐标(LA2，BA2)；步骤6.3.5：计算A3点直角坐标位置：将A3点直角坐标(XA3，YA3)转换成经纬度坐标(LA3，BA3)；步骤6.3.6：计算A4点直角坐标位置：将A4点直角坐标(XA4，YA4)转换成经纬度坐标(LA4，BA4)；步骤6.3.7：6个航点的高度均为H＝Hs+h；由此生成绳钩回收航线。本专利技术的有益效果在于本专利技术提出的跑道和绳钩双模回收航线自动生成方法，与之前的手动回收航线规划方式相比，由于利用了飞机或绳钩回收车在回收场地的位置信息从而计算出了需要的回收参数，不再需要人工进行估算，提高了回收航线的精确度以及无人机回收的安全性和可靠性；同时本专利技术在接受了回收场地参数后自动生成回收航线，免除了操作员在图上作业的不便，极大地提高了工作效率。附图说明图1为本专利技术的跑道回收信息示意图。图2为本专利技术的绳钩回收信息示意图。图3为本专利技术的跑道回收自动生成航线侧视图。图4为本专利技术的绳钩回收自动生成航线三维图。图5为本专利技术的双模回收航线自动生成实现流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。步骤1：获取无人机在跑道上的初始点S点的经纬度坐标(Ls，Bs)和差分GPS高度Hs，获取方向点D点的经纬度坐标(LD，BD)，方向点D点为无人机沿跑道滑行2至3公里所到达的位置，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：获取无人机在跑道上的初始点S点的经纬度坐标(Ls，Bs)和差分GPS高度Hs，获取方向点D点的经纬度坐标(LD，BD)，方向点D点为无人机沿跑道滑行2至3公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(Ls，Bs)，转换为平面直角坐标下的位置(Xs，Ys)，并将方向点经纬度坐标(LD，BD)，转换为平面直角坐标下的位置(XD，YD)，根据初始点和方向点的位置计算出跑道方向角α，即跑道与正北方向的夹角为：

【技术特征摘要】
1.一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：获取无人机在跑道上的初始点S点的经纬度坐标(Ls，Bs)和差分GPS高度Hs，获取方向点D点的经纬度坐标(LD，BD)，方向点D点为无人机沿跑道滑行2至3公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(Ls，Bs)，转换为平面直角坐标下的位置(Xs，Ys)，并将方向点经纬度坐标(LD，BD)，转换为平面直角坐标下的位置(XD，YD)，根据初始点和方向点的位置计算出跑道方向角α，即跑道与正北方向的夹角为：步骤2：操作员输入滑跑回收时无人机的着陆点与初始点之间的距离DSL，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(Ls，Bs)，转换为平面直角坐标下的位置(Xs，Ys)，用初始点位置(Xs，Ys)，距离DSL以及跑道方向角α计算出着陆点L点位置(XL，YL)为：将着陆点位置(XL，YL)转换成经纬度坐标(LL，BL)；步骤3：获取撞线点H点经纬度坐标(LH，BH)，方向点D点经纬度坐标(LVD，BVD)，其中撞线点为无人机撞线时绳钩回收车的位置，方向点为绳钩回收车沿着车头方向行驶1公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将撞线点经纬度坐标(LH，BH)，转换为平面直角坐标下的位置(XH，YH)，并将方向点经纬度坐标(LVD，BVD)，转换为平面直角坐标下的位置(XVD，YVD)，根据撞线点和方向点的位置计算出绳钩回收方向角β，方向角β为无人机撞线回收时的航线方向与正北方向的夹角，计算公式为：操作员输入绳钩回收航线窗口点WC点至撞线点H点的水平距离D2ToH；步骤4：系统指挥员根据场地、空间、飞机状态条件选择回收模式，若准备回收前机场跑道、飞机起落架准备就绪，则选择滑轮着陆，若回收空间有限或回收场地不允许着陆回收，则选择绳钩回收，若为滑轮着陆，则进入跑道回收航线自动规划流程，即进入步骤5；若为绳钩回收，则进入绳钩回收航线自动规划流程，即进入步骤6；步骤5：若为跑道回收，则依据以下步骤进行：步骤5.1：回收航线规划模块接受跑道回收参数：跑道方向角α，着陆点经纬度坐标(LL，BL)，跑道回收航线进入点SR点至窗口点WR点的距离D1To2，差分GPS高度Hs，将着陆点经纬度坐标(LL，BL)，转换为平面直角坐标下的位置(XL，YL)；步骤5.2：跑道回收从正向和逆向两个方向进行，正向回收方向角α′＝α，逆向回收方向角α′＝α+π，可生成正向和逆向两条跑道回收航线；步骤5.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，鲁希团，贾伟，田雪涛，刘少华，
申请(专利权)人：西安爱生技术集团公司，西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61