一种无人机区域轨迹规划方法、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机区域轨迹规划方法、装置及可读存储介质。该方法包括：获取无人机的飞行区域；判断飞行区域是否为凹多边形区域；若飞行区域为凹多边形区域，将凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域；分别规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹；连接区域轨迹的轨迹点，生成规划后的飞行轨迹。通过实施本发明专利技术，对规划区域的凹凸性的判断，并对飞行区域进行划分，从而避免产生间隔区域，解决现有的直接往返飞行，但对无人机航行轨迹没有正确规划的问题，对不同区域的飞行区域的轨迹进行连接，完成轨迹规划，对凹多边形区域规划出最优的飞行轨迹，无人机正常作业时，提升作业效率，节约作业时间。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机区域轨迹规划方法、装置及可读存储介质
本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种无人机区域轨迹规划方法、装置及可读存储介质。
技术介绍
随着无人机技术和机载遥感技术的不断发展，无人机的应用范围越来越广，主要在航拍、空中投递、农田作业的应用上。而在当今的无人机多边形规划区域的规划方法中，通过计算出覆盖整个规划区域的航点，将所有航线的起始点或终点按照距离最短原则进行连接的方法，虽然能够对凹边形的规划区域进行轨迹规划，但在规划过程中需要判断两个区域间是否存在间隔区域，并且在进行间隔区域两边的轨迹连接时需要找出连接间隔区域两个的连接点，算法实现过程较为复杂，而且连接的轨迹是在规划区域内，给无人机作业规划造成不便，作业时间规划时间长，作业效率低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种无人机区域轨迹规划方法、装置及可读存储介质，以解决现有的无人机飞行轨迹规划方法较为复杂、作业效率低的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种无人机区域轨迹规划方法，包括以下步骤：获取无人机的飞行区域；判断所述飞行区域是否为凹多边形区域；若所述飞行区域为凹多边形区域，将所述凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域；分别规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹；连接区域轨迹的轨迹点，生成规划后的飞行轨迹。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述获取无人机的飞行区域，包括：按照顺时针或逆时针方向确定无人机目标区域的顶点；将顶点依次连接构成所述飞行区域。结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述判断所述飞行区域是否为凹多边形区域，包括：计算所述飞行区域的各个内角；根据所述各个内角判断飞行区域是否为凹多边形区域。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，通过以下公式计算所述飞行区域的第i个内角：其中，为第i个内角的角度值，u和v为多边形中以第i个点为中间点，按顺序取的3个点所构成的向量，即u＝(xi-xi-1,yi-yi-1)，v＝(xi+1-xi,yi+1-yi)；当满足约束条件时，则判断所述飞行区域为凹多边形，其中N为多边形的顶点数，μ为误差余量。结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述将所述凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域，包括：以经度作为横轴，纬度作为纵轴对飞行区域建立坐标系；通过直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)对飞行区域进行一次划分，确定一次纵向飞行区域，其中，ymin表示所有凹边形边界的所有顶点坐标点中最小的纬度值，η是飞行轨迹间隔，k为从0到n递增的整数；通过直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)对一次纵向飞行区域进行二次划分，确定所述横向飞行区域和纵向飞行区域，其中，xmin为所有凹边形边界所有顶点坐标点中最小的经度值。结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述通过直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)对飞行区域进行一次划分，包括：逐一求直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)与所述飞行区域的各顶点构成的线段的交点，直至y的值大于或等于所有凹边形边界的顶点坐标点中最大的纬度值，则停止递增；当求得与凹边形边界的交点数大于2的区域，划分为所述一次纵向飞行区域。结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述通过直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)对一次纵向飞行区域进行二次划分，包括：逐一求直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)与所述一次纵向飞行区域的各顶点构成的线段的交点，直至xmin的值大于或等于所有凹边形边界的顶点坐标点中最大的经度值，则停止递增；当求得与凹边形边界的交点数小于或等于2的区域，划分为所述纵向飞行区域；当求得与凹边形边界的交点数大于2的区域，则在一次纵向飞行区域中划分出所述横向飞行区域。结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，所述规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹，包括：通过以下公式计算直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)与所述横向飞行区域内各顶点所构成的直线段的交点：其中，(xi,yi)表示所述横向飞行区域内的第i个顶点的坐标点，(xi+1,yi+1)为第i+1个顶点的坐标点，且yi+1≠yi；通过以下公式计算直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)与所述纵向飞行区域内各顶点所构成的直线段的交点：其中，(xi,yi)表示所述纵向飞行区域的第i个顶点的坐标点，(xi+1,yi+1)为第i+1个顶点的坐标点。结合第一方面，在第一方面第八实施方式中，所述连接区域轨迹的轨迹点，包括：将第奇数条边y＝ymin+k·η(y≤ymax，k为奇数)与横向飞行区域的边界的交点，按照经度大小进行排序，并存入第一排序集合，将第偶数条边y＝ymin+k·η(y≤ymax，k为偶数)与横向飞行区域的边界的交点，按照经度大小进行排序，并存入第一排序集合，奇数边的交点与偶数边的交点的排序方向相反；连接所述第一排序集合中相邻的点；将第奇数条边x＝xmin+k·η(x≤xmax)与纵向飞行区域的边界的交点，按照纬度大小进行排序，并存入第二排序集合，将第偶数条边x＝xmin+k·η(x≤xmax)与纵向飞行区域的边界的交点，按照纬度大小进行排序，并存入第二排序集合，奇数边的交点与偶数边的交点的排序方向相反；连接所述第二排序集合中相邻的点；连接所述横向飞行区域及纵向飞行区域间的首尾点，形成所述规划后的飞行轨迹。结合第一方面，在第一方面第九实施方式中，所述方法还包括：对凹多边形区域的顶点或端点沿第一方向旋转角度θ；将区域轨迹的轨迹线段的两个顶点或端点沿着第一方向的反方向旋转相同角度θ，完成轨迹的旋转。结合第一方面第九实施方式，在第一方面第十实施方式中，通过以下公式计算旋转后的顶点或端点的坐标：其中，式中，(x',y')表示顶点或端点(x,y)旋转后的坐标点，Px、Py为规划区域的中心点坐标值，A为旋转矩阵，θ为旋转角度。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种无人机区域轨迹规划装置，包括：飞行区域获取模块，用于获取无人机的飞行区域；区域判断模块，用于判断所述飞行区域是否为凹多边形区域；区域划分模块，若所述飞行区域为凹多边形区域，所述区域划分模块用于将所述凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域；区域轨迹规划模块，用于分别规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹；飞行轨迹生成模块，用于连接区域轨迹的轨迹点，生成规划后的飞行轨迹。根据第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算机设备，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计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的无人机凹多边形区域轨迹规划方法。根据第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机区域轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取无人机的飞行区域；/n判断所述飞行区域是否为凹多边形区域；/n若所述飞行区域为凹多边形区域，将所述凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域；/n分别规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹；/n连接区域轨迹的轨迹点，生成规划后的飞行轨迹。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机区域轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取无人机的飞行区域；
判断所述飞行区域是否为凹多边形区域；
若所述飞行区域为凹多边形区域，将所述凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域；
分别规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹；
连接区域轨迹的轨迹点，生成规划后的飞行轨迹。


2.根据权利要求1所述的无人机区域轨迹规划方法，其特征在于，所述获取无人机的飞行区域，包括：
按照顺时针或逆时针方向确定无人机目标区域的顶点；
将顶点依次连接构成所述飞行区域。


3.根据权利要求1所述的无人机区域轨迹规划方法，其特征在于，所述判断所述飞行区域是否为凹多边形区域，包括：
计算所述飞行区域的各个内角；
根据所述各个内角判断飞行区域是否为凹多边形区域；
优选地，通过以下公式计算所述飞行区域的第i个内角：



其中，为第i个内角的角度值，u和v为多边形中以第i个点为中间点，按顺序取的3个点所构成的向量，即u＝(xi-xi-1,yi-yi-1)，v＝(xi+1-xi,yi+1-yi)；
当满足约束条件时，则判断所述飞行区域为凹多边形，其中N为多边形的顶点数，μ为误差余量。


4.根据权利要求1所述的无人机区域轨迹规划方法，其特征在于，所述将所述凹多边形区域划分为相互垂直的横向飞行区域和纵向飞行区域，包括：
以经度作为横轴，纬度作为纵轴对飞行区域建立坐标系；
通过直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)对飞行区域进行一次划分，确定一次纵向飞行区域，其中，ymin表示所有凹边形边界的所有顶点坐标点中最小的纬度值，η是飞行轨迹间隔，k为从0到n递增的整数；
通过直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)对一次纵向飞行区域进行二次划分，确定所述横向飞行区域和纵向飞行区域，其中，xmin为所有凹边形边界所有顶点坐标点中最小的经度值；
优选地，所述通过直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)对飞行区域进行一次划分，包括：
逐一求直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)与所述飞行区域的各顶点构成的线段的交点，直至y的值大于或等于所有凹边形边界的顶点坐标点中最大的纬度值，则停止递增；
当求得与凹边形边界的交点数大于2的区域，划分为所述一次纵向飞行区域；
优选地，所述通过直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)对一次纵向飞行区域进行二次划分，包括：
逐一求直线x＝xmin+k·η(x≤xmax)与所述一次纵向飞行区域的各顶点构成的线段的交点，直至xmin的值大于或等于所有凹边形边界的顶点坐标点中最大的经度值，则停止递增；
当求得与凹边形边界的交点数小于或等于2的区域，划分为所述纵向飞行区域；
当求得与凹边形边界的交点数大于2的区域，则在一次纵向飞行区域中划分出所述横向飞行区域。


5.根据权利要求1所述的无人机区域轨迹规划方法，其特征在于，所述分别规划横向飞行区域和纵向飞行区域的区域轨迹，包括：
通过以下公式计算直线y＝ymin+k·η(y≤ymax)与所述横向飞行区域内各顶点所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩山，姚若强，郭天宇，刘瑜，王海鹏，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44