本公开提供了一种无人机集群的航迹规划方法、装置及电子设备。该无人机集群的航迹规划方法包括：根据预设扫描方向和所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的最小宽度，将目标监视区域转换为有向图；以及根据所述有向图的约束条件，最小化所述无人机集群执行监视任务的时间。根据本公开提供的各个实施例，通过有向图对监视区域进行建模，将路径优化问题转化为飞行时间最小化问题，使得执行监视任务所花费的时间最小化。费的时间最小化。费的时间最小化。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机集群的航迹规划方法、装置及电子设备
[0001]本公开总体上涉及软件
，更具体地涉及一种无人机集群的航迹规划方法、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]本部分旨在介绍本领域的一些方面，其可以与下面描述的和/或要求保护的本公开的各个方面相关。相信本部分有助于提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应该理解的是这些介绍应该从这个角度来理解，而不是作为对现有技术的承认。
[0003]随着科技的进步，机器人在精准农业中的应用研究也在不断深入，以提高作物产量和质量。Candiago等人部署了一个多旋翼飞行器来监测葡萄园和番茄农场，然后对收集到的图像数据进行分析和评估。Berni等人开发了一个自治空中系统，用热传感器和成像传感器远程监测植被场。Bakker等人提出了一种自主导航地面机器人，用于绘制作物行图和监测田间甜菜。
[0004]由于单个无人机的局限性，多无人机构成的集群被用来减少完成任务所需的时间，从而提高系统的整体性能。在实际场景中，可能会部署具有不同能力（例如动力学、视野、速度或电池充电等）的异构无人机集群系统。尽管无人机在任何方向飞行都没有限制，为了避免急转弯和在执行任务时不断移动，多数场景中它们都是通过类似割草机似的来回运动来监测目标区域。然而，这种航迹规划方法无法在尽可能少的时间覆盖尽可能大的区域。
技术实现思路
[0005]本公开的目的在于提供一种无人机集群的航迹规划方法、装置及电子设备，以最小化无人机集群执行任务的总时间。
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种无人机集群的航迹规划方法，包括：根据预设扫描方向和所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的最小宽度，将目标监视区域转换为有向图；以及根据所述有向图的约束条件，最小化所述无人机集群执行监视任务的时间。
[0007]在一些实施例中，所述有向图的约束条件由所述无人机集群的性能参数和所述监视任务的设定条件确定。
[0008]在一些实施例中，所述无人机集群的性能参数包括以下中的至少一项：所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的宽度；所述无人机集群中每架无人机的电池容量；以及所述无人机集群中每架无人机的飞行速度。
[0009]在一些实施例中，所述监视任务的设定条件包括以下中的至少一项：强制所述无人机集群中每架无人机离开基地；强制所述无人机集群中每架无人机返回基地；强制所述有向图的每个有向边被监视一次；强制所述无人机集群中同一无人机访问并离开所述有向图的每个顶点；所述无人机集群中每架无人机的飞行方向垂直于所述预设扫描方向；强制所述无人机集群中每架无人机的执行垂直于所述预设扫描方向的来回运动；以及所述有向
图被分为多个子图，所述无人机集群中的无人机在所述多个子图中的一个子图中执行监视任务。
[0010]在一些实施例中，所述目标监视区域为农作物植被区域，所述预设扫描方向垂直于农作物植被行或平行于农作物植被行。
[0011]在一些实施例中，所述无人机集群为异构无人机。
[0012]在一些实施例中，所述根据所述有向图的约束条件，最小化所述无人机集群执行监视任务的时间包括：根据所述有向图的约束条件，最小化所述无人机集群中具有最长飞行时间的无人机所使用的飞行时间。
[0013]在一些实施例中，所述根据预设扫描方向和所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的最小宽度，将目标监视区域转换为有向图包括：根据预设扫描方向和所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的最小宽度，将目标监视区域划分为多个覆盖行，其中，所述覆盖行的宽度以及所述覆盖行之间的间隔由所述最小宽度和第二参数确定，所述第二参数用于表征所述最小宽度之间的重叠率。
[0014]根据本公开的第二方面，提供了一种无人机集群的航迹规划装置，包括：转换模块，其配置为根据预设扫描方向和所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的最小宽度，将目标监视区域转换为有向图；以及优化模块，其配置为根据所述有向图的约束条件，最小化所述无人机集群执行监视任务的时间。
[0015]根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器，与所述处理器进行电子通信的存储器；以及指令，所述指令存储在所述存储器中并且可由所述处理器执行以使所述电子设备执行根据本公开的第一方面的至少一项所述的方法。
[0016]根据本公开提供的各个实施例，通过有向图对监视区域进行建模，将路径优化问题转化为飞行时间最小化问题，使得执行监视任务所花费的时间最小化。
[0017]应当理解，本部分所描述的内容并不旨在标识所要求保护的
技术实现思路
的关键或必要特征，也不旨在单独地用于确定所要求保护的
技术实现思路
的范围。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的该实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
[0019]图1示出了根据本公开的扫描方向的示例说明图。
[0020]图2a和图2b示出了根据本公开的覆盖行的示例说明图。
[0021]图3示出了根据本公开的有向图建模示意图。
[0022]图4示出了通过求解具有不同足迹的两个无人机的车辆路径优化问题而得到的覆盖区域。
[0023]图5示出了根据本公开的无人机集群的航迹规划方法的流程示意图。
[0024]图6示出了根据本公开的无人机集群的航迹规划装置的结构示意图。
[0025]图7示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备700的示意性框图。
具体实施方式
[0026]下文将参考附图更全面地描述本公开。然而，本公开可以以多种替代形式来体现，并且不应被解释为限于本文描述的实施例。因此，尽管本公开易于进行各种修改和替代形式，但是其具体实施例在附图中以示例的方式示出，并将在本文详细描述。然而，应当理解，这种方式并不旨在将本公开限制于所公开的特定形式，相反，本公开覆盖了落入由权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有修改方案、等同方案和替代方案。
[0027]应当理解，尽管本文可以用术语第一、第二等描述各种元素，但是这些元素不应该被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地，第二元素可以被称为第一元素，而不脱离本公开的教导。
[0028]本文结合框图和/或流程图描述了一些示例，其中每个框表示包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的电路元件、模分块或代码的部分。还应该注意的是，在其他实现方式中，框中所述的功能可以不按所述的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以实质上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行。
[0029]本文提到的“根据...示例”或“在..示例中”意味着结合示例描述的特定特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机集群的航迹规划方法，包括：根据预设扫描方向和所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的最小宽度，将目标监视区域转换为有向图；以及根据所述有向图的约束条件，最小化所述无人机集群执行监视任务的时间。2.根据权利要求1所述的航迹规划方法，其中，所述有向图的约束条件由所述无人机集群的性能参数和所述监视任务的设定条件确定。3.根据权利要求2所述的航迹规划方法，其中，所述无人机集群的性能参数包括以下中的至少一项：所述无人机集群中机载摄像机所监视区域的宽度；所述无人机集群中每架无人机的电池容量；以及所述无人机集群中每架无人机的飞行速度。4.根据权利要求2或3所述的航迹规划方法，其中，所述监视任务的设定条件包括以下中的至少一项：强制所述无人机集群中每架无人机离开基地；强制所述无人机集群中每架无人机返回基地；强制所述有向图的每个有向边被监视一次；强制所述无人机集群中同一无人机访问并离开所述有向图的每个顶点；所述无人机集群中每架无人机的飞行方向垂直于所述预设扫描方向；强制所述无人机集群中每架无人机的执行垂直于所述预设扫描方向的来回运动；以及所述有向图被分为多个子图，所述无人机集群中的无人机在所述多个子图中的一个子图中执行监视任务。5.根据权利要求1所述的航迹规划方法，其中，所述目标监视区域为农作物植被区域，所述预设扫描方向垂直...
【专利技术属性】
技术研发人员：任雪峰，罗巍，
申请(专利权)人：北京卓翼智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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