一种基于无人机的飞行路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机的飞行路径规划方法，包括S1、确定路径规划参数，包括作业范围、起终点之间的距离及平面角度；S2、根据路径规划参数，确定路径点；其中，路径点为起终点之间的若干圆形路径上的移动点以及圆形路径上的起始点；S3、对路径点进行修正，获得路径规划结果。基于本发明专利技术方法，在同等区域下，路线尽量短、飞行时间尽可能减少；可以在各种区域形状下进行飞行；采集到的数据可以作为三维精细化建模的素材；可以延生算法适用更多场景。可以延生算法适用更多场景。可以延生算法适用更多场景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的飞行路径规划方法


[0001]本专利技术属于路径规划
，具体涉及一种基于无人机的飞行路径规划方法。

技术介绍

[0002]现有的如无人机等需要进行路径规划的移动机器人采用的路径规划方法多为基于凸多边形地块的往复式运行航线规划方法，其根据凸多边形边界点计算出外框经纬度范围，在范围内根据航线间的间隔和方向，计算出一组平行线与多边形外框的交点，转为经纬度坐标，然后按顺序添加到航线里，生成往复式航线。
[0003]上述路径规划方法的缺点为：1、路径规划的路线较长，导致飞行时间过长，不适合电量小的无人机；2、该方法主要用于面积较大的凸多边形区域内采集数据，对多边形形状有要求，如凹多边形不适合；3、该方法实现过程中需要确定区域边界点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的基于无人机的飞行路径规划方法解决了上述
技术介绍
中的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于无人机的飞行路径规划方法，包括以下步骤：S1、确定路径规划参数，包括作业范围、起终点之间的距离及平面角度；S2、根据路径规划参数，确定路径点；其中，路径点为起终点之间的若干圆形路径上的移动点以及圆形路径上的起始点；S3、对路径点进行修正，获得路径规划结果。
[0006]进一步地，所述步骤S2具体为：S21、确定圆形路径的圈数；S22、计算每个圆形路径的圆心位置；S23、根据圆心位置确定每个圆形路径上的起始点；S24、计算每个圆形路径上的移动点。
[0007]进一步地，所述步骤S21中圆形路径的圈数Q为：式中，d为起终点之间距离，r为作业范围的半径，
ϕ
为作业范围的直径，为向上取整符号。
[0008]进一步地，所述步骤S22中，根据起点A和终点B的经度一致性，在UTM平面坐标系中确定每个圆形路径的圆心位置，其中，第一个圆形路径的圆心位置为起点坐标；当起点A和终点B的经度一致时，若起点A在下终点B在上，则圆心位置O为：
；若起点A在上终点B在下，则圆心位置O为：；当起点A和终点B的经度不一致，且纬度一致时，若起点A在左终点B在右，则圆心位置O为：；若起点A在右终点B在左，则圆心位置O为：；当起点A和终点B的经度不一致，且纬度也不一致时，则圆心位置O为： ；其中，r为作业范围的半径，a为起终点间的平面角度，为起点A在UTM坐标系中的平面坐标，i为圆形路径的序号，且i=0,1,2,3,
…
,Q
‑
1，Q为圆形路径的圈数，i=0对应第一个圆形路径。
[0009]进一步地，所述步骤S23中，根据起点A和终点B的经度一致性，在UTM平面坐标系中确定每个圆形路径的起始点；当起点A和终点B的经度一致时，若起点A在下终点B在上，则起始点位置为：；若起点A在上终点B在下，则起始点位置T为：；当起点A和终点B的经度不一致，且纬度一致时，若起点A在左终点B在右，则起始点位置为：；若起点A在右终点B在左，则起始点位置T为：；当起点A和终点B的经度不一致，且纬度也不一致时，则起始点位置T为：；其中，为圆形路径的圆心位置坐标，r为半径，a为起终点间的平面角度。
[0010]进一步地，所述步骤S24具体为：S24
‑
1、基于圆形路径的等分数，确定圆形路径上移动点的数量；S24
‑
2、根据起始点角度，从起始点开始按顺时针方向，依次确定每个移动点的移动角度，进而确定每个移动点的位置；其中，起始点角度为：，a为UTM坐标系中起点A和终点B间的平面角度，每个移动点对应的移动角度为：，为圆形路径N等分的角度，j为移动点的序号。
[0011]进一步地，所述步骤S3中，对路径点的修正包括高度差影响修正和重叠修正。
[0012]进一步地，所述高度差影响修正是指对路径点的高度进行修正，修正的方法具体为：计算每个圆形路径的圆心与起点的相对高度差，进而确定每个圆形路径的海拔高度，得到每个路径点修正后的高度h为：式中，为起点A的高度，为两个圆形路径圆心之间高度偏差，i为圆形路径的序号，且i=0,1,2,3,
…
,Q
‑
1，为圆形路径的圈数。
[0013]进一步地，所述重叠修正是指对连续圆形路径之间的重叠距离进行修正，修正方法具体为：基于圆形路径间的目标重叠率，对移动机器人的飞行速度进行调整，进而修正圆
形路径之间的重叠距离；其中，重叠距离D为：，为重叠率，D
’
为拍摄真实距离，且。
[0014]本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术方法应用到无人机上时，可以缩短飞行时间，同样电量下，无人机可以做更多航拍飞行，提升采集数据的效率。
[0015]（2）航线规划不再需要依赖凸多边形区域规划，只需要两个点即可一键生成。
[0016]（3）参数配置自由，适配各种需要，圆形半径、航点速度、高度、重叠率等都可以自己配置。
[0017]（4）圆形路径的等分数人为设置，随时可以精确定位到飞机当前哪个点，如果一次航线飞不完，可以暂停任务，下次飞行直接从对应记录的点出发继续执行。
[0018]（5）可以根据实际情况调整并延生对应算法，在两点间路径规划的基础上，如果有需要，可以延生出3个点，4个点，甚至多点间的路径规划。
附图说明
[0019]图1为本专利技术提供的基于无人机的飞行路径规划方法流程图。
[0020]图2为本专利技术中的起终点坐标示意图。
[0021]图3为本专利技术中的起终点间的平面角度示意图。
[0022]图4为本专利技术中的确定圆形路径圈数示意图。
[0023]图5为本专利技术中的起终点经度一致且起点在下终点在上时的圆心确定示意图。
[0024]图6为本专利技术中的起终点经度不一致且纬度一致时的圆心确定示意图。
[0025]图7为本专利技术中的起终点经纬度均不一致时的圆心确定示意图。
[0026]图8为本专利技术中的起终点经纬度均不一致时的起始点确定示意图。
[0027]图9为本专利技术中的确定移动点位置坐标示意图。
[0028]图10为本专利技术中的路径规划轨迹图。
[0029]图11为本专利技术中的高度差修正示意图。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0031]本专利技术实施例提供了一种基于无人机的飞行路径规划方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、确定路径规划参数，包括作业范围、起终点之间的距离及平面角度；S2、根据路径规划参数，确定路径点；其中，路径点为起终点之间的若干圆形路径上的移动点以及圆形路径上的起始点；
S3、对路径点进行修正，获得路径规划结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的飞行路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定路径规划参数，包括作业范围、起终点之间的距离及平面角度；S2、根据路径规划参数，确定路径点；其中，路径点为起终点之间的若干圆形路径上的移动点以及圆形路径上的起始点；S3、对路径点进行修正，获得路径规划结果。2.根据权利要求1所述的基于无人机的飞行路径规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S21、确定圆形路径的圈数；S22、计算每个圆形路径的圆心位置；S23、根据圆心位置确定每个圆形路径上的起始点；S24、计算每个圆形路径上的移动点。3.根据权利要求2所述的基于无人机的飞行路径规划方法，其特征在于，所述步骤S21中圆形路径的圈数Q为：式中，d为起终点之间距离，r为作业范围的半径，
ϕ
为作业范围的直径，为向上取整符号。4.根据权利要求2所述的基于无人机的飞行路径规划方法，其特征在于，所述步骤S22中，根据起点A和终点B的经度一致性，在UTM平面坐标系中确定每个圆形路径的圆心位置，其中，第一个圆形路径的圆心位置为起点坐标；当起点A和终点B的经度一致时，若起点A在下终点B在上，则圆心位置O为：；若起点A在上终点B在下，则圆心位置O为：；当起点A和终点B的经度不一致，且纬度一致时，若起点A在左终点B在右，则圆心位置O为：；若起点A在右终点B在左，则圆心位置O为：；当起点A和终点B的经度不一致，且纬度也不一致时，则圆心位置O为： ；其中，r为作业范围的半径，a为起终点间的平面角度，为起点A在UTM坐标系中的平面坐标，i为圆形路径的序号，且i=0,1,2,3,
…
,Q
‑
1，Q为圆形路径的圈数，i=0对应第一个圆形路径。5.根据权利要求2所述的基于无人机的飞行路径规划方法，其特征在于，所述步骤S23中，根据起点A和终点B的经度一致性，在UTM平面坐标系中确定每个圆形路径的起始点；当起点A和终点B的经度一致时，若起点...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑜，赵艳平，于雯，何伟，刘文锦，
申请(专利权)人：成都翼比特自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：