飞行器航迹自适应规划的方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及飞行器航迹自适应规划的方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式；获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件；构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组；分段输入满足协调转弯条件以及俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式的俯仰角、横滚角、方位角、纵轴向速度、纬度、经度、高度代入飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组得到轨迹参数，从而建立分段轨迹，对各个分段轨迹进行拟合得到最终飞行器的飞行轨迹，飞行器根据飞行轨迹进行运动；本发明专利技术的优点在于：减少飞行器执行工作时间，效率较高。效率较高。效率较高。

【技术实现步骤摘要】
飞行器航迹自适应规划的方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及无人机飞行管控
，尤其涉及飞行器航迹自适应规划的方法、装置、设备及存储介质。
技术背景
[0002]以无人多旋翼飞行器通常要执行一些自主任务，比如航线巡检、平面测绘、三维建模等，而执行这些任务就需要自主导航，对运动轨迹进行制导。一般的对航迹规划都是以点到点的形式进行，到点后通过定点转向去往下一个点，以此往复来实现整个轨迹规划过程。这种方式在效率上不是很高，到点后会有减速停顿和等待，对于一些到点无动作的场景，如农田喷洒、等时等距拍照、路径跟踪等应用，由于执行周期时间长，导致飞行器执行工作时间长，效率不高。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术飞行器航迹规划方法执行周期时间长，导致飞行器执行工作时间长，效率不高的问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种飞行器航迹自适应规划的方法，包括，
[0005]步骤A：构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式；
[0006]步骤B：获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件；
[0007]步骤C：构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组；
[0008]步骤D：分段输入满足协调转弯条件以及俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式的俯仰角、横滚角、方位角、纵轴向速度、纬度、经度、高度代入飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组得到轨迹参数，从而建立分段轨迹，对各个分段轨迹进行拟合得到最终飞行器的飞行轨迹，飞行器根据飞行轨迹进行运动。
[0009]进一步地，所述构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式，包括：
[0010]飞行器飞行高度不变的情况下，纵轴向速度保持不变，俯仰角和横滚角也不变，仅存在方位角变化，则其中，表示俯仰角的变化率，为横滚角的变化率，为纵轴的速度的微分也即z方向的加速度；
[0011]其中，ω
ψ
表示方位角变化率大小；
[0012]方位角匀速变化时，通过公式构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式。
[0013]更进一步地，所述获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件，包括：
[0014]根据空气动力学知识，利用公式获取飞行器在进行方位转弯时，横
滚角需满足的协调转弯条件，其中，a
c
表示飞行器转弯时的向心加速度，g表示重力加速度，表示y方向的速度。
[0015]更进一步地，所述构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组，包括：
[0016]构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组
[0017][0018]其中，表示欧拉角向量的微分且Λ＝[θ γ ψ]T
，θ，γ，ψ分别表示俯仰角、横滚角以及方位角，ω表示欧拉角速率向量且ω＝[ω
θ ω
γ ω
ψ
]T
，ω
θ
表示俯仰角变化率的大小，ω
γ
表示横滚角变化率的大小，a
b
表示机体系加速度且a
b
＝[0 a
y 0]T
，a
y
表示y方向的加速度，表示机体系转到地理系的旋转矩阵，v
b
表示机体系速度，v
n
表示地理系速度，M
pv
表示从位置映射到速度的矩阵，表示位置的微分；
[0019]将上述微分方程组简化得到如下方程组
[0020][0021]本专利技术还提供一种航迹自适应规划的装置，包括，
[0022]关系模型，用于构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式；
[0023]协调转弯条件获取模块，用于获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件；
[0024]飞行轨迹方程构建模块，构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组；
[0025]飞行轨迹获取模块，用于分段输入满足协调转弯条件以及俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式的俯仰角、横滚角、方位角、纵轴向速度、纬度、经度、高度代入飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组得到轨迹参数，从而建立分段轨迹，对各个分段轨迹进行拟合得到最终飞行器的飞行轨迹，飞行器根据飞行轨迹进行运动。
[0026]进一步地，所述构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式，包括：
[0027]飞行器飞行高度不变的情况下，纵轴向速度保持不变，俯仰角和横滚角也不变，仅存在方位角变化，则其中，表示俯仰角的变化率，为横滚角的变化率，为纵轴的速度的微分也即z方向的加速度；
[0028]其中，ω
ψ
表示方位角变化率大小；
[0029]方位角匀速变化时，通过公式构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式。
[0030]更进一步地，所述获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件，包括：
[0031]根据空气动力学知识，利用公式获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件，其中，a
c
表示飞行器转弯时的向心加速度，g表示重力加速度，表示y方向的速度。
[0032]更进一步地，所述构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组，包括：
[0033]构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组
[0034][0035]其中，表示欧拉角向量的微分且Λ＝[θ γ ψ]T
，θ，γ，ψ分别表示俯仰角、横滚角以及方位角，ω表示欧拉角速率向量且ω＝[ω
θ ω
γ ω
ψ
]T
，ω
θ
表示俯仰角变化率的大小，ω
γ
表示横滚角变化率的大小，a
b
表示机体系加速度且a
b
＝[0 a
y 0]T
，a
y
表示y方向的加速度，表示机体系转到地理系的旋转矩阵，v
b
表示机体系速度，v
n
表示地理系速度，M
pv
表示从位置映射到速度的矩阵，表示位置的微分；
[0036]将上述微分方程组简化得到如下方程组
[0037][0038]本专利技术还提供一种电子处理设备，包括至少一个处理器和存储有至少一个执行程序的存储装置，当所述至少一个执行程序被所述至少一个处理器执行，所述至少一个处理器实现如上述所述的方法。
[0039]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现上述所述的方法。
[0040]本专利技术的有益效果是：本专利技术获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件，分段输入满足协调转弯条件以及俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式的俯仰角、横滚角、方位角、纵轴向速度、纬度、经度、高度代入飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组得到轨迹参数，从而获取飞行轨迹，不需要到点停顿，直接转弯运行，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行器航迹自适应规划的方法，其特征在于：包括，步骤A：构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式；步骤B：获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件；步骤C：构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组；步骤D：分段输入满足协调转弯条件以及俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式的俯仰角、横滚角、方位角、纵轴向速度、纬度、经度、高度代入飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组得到轨迹参数，从而建立分段轨迹，对各个分段轨迹进行拟合得到最终飞行器的飞行轨迹，飞行器根据飞行轨迹进行运动。2.根据权利要求1所述的一种飞行器航迹自适应规划的方法，其特征在于：所述构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式，包括：飞行器飞行高度不变的情况下，纵轴向速度保持不变，俯仰角和横滚角也不变，仅存在方位角变化，则其中，表示俯仰角的变化率，为横滚角的变化率，为纵轴的速度的微分也即z方向的加速度；其中，ω
ψ
表示方位角变化率大小；方位角匀速变化时，通过公式构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式。3.根据权利要求2所述的一种飞行器航迹自适应规划的方法，其特征在于：所述获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件，包括：根据空气动力学知识，利用公式获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件，其中，a
c
表示飞行器转弯时的向心加速度，g表示重力加速度，表示y方向的速度。4.根据权利要求3所述的一种飞行器航迹自适应规划的方法，其特征在于：所述构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组，包括：构建飞行器的飞行轨迹需要满足的微分方程组其中，表示欧拉角向量的微分且Λ＝[θ γ ψ]
T
，θ，γ，ψ分别表示俯仰角、横滚角以及方位角，ω表示欧拉角速率向量且ω＝[ω
θ ω
γ ω
ψ
]
T
，ω
θ
表示俯仰角变化率的大小，ω
γ
表示横滚角变化率的大小，a
b
表示机体系加速度且a
b
＝[0 a
y 0]
T
，a
y
表示y方向的加速度，表示机体系转到地理系的旋转矩阵，v
b
表示机体系速度，v
n
表示地理系速度，M
pv
表示从位置映射到速度的矩阵，表示位置的微分；将上述微分方程组简化得到如下方程组
5.一种飞行器航迹自适应规划的装置，其特征在于：包括，关系模型，用于构建飞行器的俯仰角、横滚角、方位角之间的关系式；协调转弯条件获取模块，用于获取飞行器在进行方位转弯时，横滚角需满足的协调转弯条件；飞行轨迹方程构建模块，构...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立，张正飞，洪亮，张原艺，王龙，薛源，刘华斌，吴春兰，
申请(专利权)人：普宙科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：