一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法技术

本申请公开了一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，包括以下步骤：步骤1，生成二维航线；在导航地图上确定飞行起点和终点，根据飞行需要，采用手动绘制二维航线或者采用基于特征图像识别的方法自动绘制二维航线；步骤2，对生成的二维航线进行平滑处理；步骤3，计算航线飞行距离；步骤4，生成地图高程；步骤5，生成飞行高程；步骤6，生成飞行航线。具有以下优点：可基于导航地图绘制或图像识别自动提取二维航线，利用对应的高程信息自动生成飞行汽车飞行航线。飞行航线。飞行航线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法


[0001]本专利技术属于飞行汽车与无人机航线生成
，特别是一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市的快速发展，城市规模急剧扩张，居民的通勤时间不断延长，造成这一现象的原因在于现有交通系统仅停留在二维阶段，交通设施不能无限增长，难以从根本上解决城市的交通拥堵问题。因此，采用飞行汽车构建面向三维立体空间的低空智能交通系统将是未来解决交通堵塞等问题的突破口。
[0003]飞行汽车安全运行必须解决低空航线设计问题，需要结合城市及城际的低空运行环境，创建灵活机动、富有韧性的低空航线，以满足大规模、常态化城市空运场景需求。目前针对飞行汽车的航线生成并没有形成规范通用的生成方法，其航线生成通常采用人工打点、模板生成加人工调整等方式，设置航线路径点的经纬度以及飞行安全高度，航线生成方式粗放，缺乏航线生成灵活性。随着飞行汽车技术的不断发展，需要结合城市及城际的低空环境，基于导航地图灵活进行航线生成，以确保飞行汽车的安全运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，可基于导航地图绘制或图像识别自动提取二维航线，利用对应的高程信息自动生成飞行汽车飞行航线。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，包括以下步骤：步骤1，生成二维航线；在导航地图上确定飞行起点和终点，根据飞行需要，采用手动绘制二维航线或者采用基于特征图像识别的方法自动绘制二维航线；步骤2，对生成的二维航线进行平滑处理；采用五点三次平滑法对二维航线的经度、纬度进行平滑,得到平滑后的精度lon(N)、lat(N),N表示二维航线离散点个数；步骤3，计算航线飞行距离；基于步骤2平滑后的二维航线经纬度，计算航线飞行距离D(N)，航线飞行距离为累积值，在起点时为0，每经过一个航线离散点增加当前离散点与上一离散点的距离；步骤4，生成地图高程；基于平滑后的二维航线经纬度，提取对应经纬度位置的高程信息，包括地形以及地面建筑物的高度，形成航线高程信息h(N),飞行汽车经过该经纬度时飞行高度应该大于h(N)，同时保持一定的安全飞行高度，则生成的地图高程H(N)=h(N)+；步骤5，生成飞行高程；
基于地图高程，设置飞行汽车最大爬坡角约束，即高度上升与水平面飞行距离夹角不能超过最大爬坡角约束，从地图高程最高点开始，分别往起点以及终点方向生成满足约束的飞行高程，两段合并成为最终的飞行高程；步骤6，生成飞行航线；将往起点方向生成的飞行高程和往终点方向生成的飞行高程合并得到飞行航线高程，该飞行航线高程为二维航线某些离散点飞行高程的集合；然后通过线性插值的方式生成整个二维航线离散点的高程，结合经纬度生成飞行航线，最终生成飞行航线为三维形式{lon,lat,H}。
[0006]进一步的，所述步骤2中五点三次平滑法是利用最小二乘法原理对离散数据进行三次最小多项式平滑的处理方法，设序列x(n),n=1,2,
…
,N，为需要平滑的数据，五点三次平滑法平滑后的数据为y(n),n=1,2,
…
,N，则有以下公式：。
[0007]进一步的，所述步骤5包括以下步骤：步骤5.1，往起点方向生成飞行高程流程如下：步骤5.1.1，设置当前点为所有高程中的最高点，将当前点位置和高程保存HH={m,H(m)},m为当前点位置，H(m)为当前点高程；步骤5.1.2，如果当前点为起点，即m=1，则结束，否则，计算当前点与前面m
‑
1个离散点的高程差以及飞行距离差，得到各点到当前点的爬坡角，共m
‑
1个值；假设第i个点到当前点m的爬坡角，计算公式如下：；步骤5.1.3，取中的最小值，并记录该爬坡角对应的离散点位置I及高程{I,H(I)}，根据与爬坡角约束的关系，调整H(I)的高程值，即如果满足约束，高程H(I)保持不变，如果超过约束，则将高程调整至爬坡角为，有；步骤5.1.4，保存该点位置及高程{I,H(I)}，将该点设置为当前点，返回步骤（2）进行循环；步骤5.1.5，输出往起点方向生成的飞行高程，即所有保存的点，包括位置及飞行高程。
[0008]进一步的，所述步骤5还包括以下步骤：步骤5.2，往终点方向生成飞行高程流程如下：步骤5.2.1，设置当前点为所有高程中的最高点，记录当前点位置和高程HH={m,H(m)},m为当前点位置，H(m)为当前点高程；步骤5.2.2，如果当前点为终点，即m=N，则结束，否则，计算当前点与后面N
‑
m
‑
1个离散点的高程差以及飞行距离差，得到各点到当前点的爬坡角，共N
‑
m
‑
1个值；假设第i个点到当前点的爬坡角，计算公式如下：；步骤5.2.3，取中的最小值，并记录该爬坡角对应的离散点位置及高程{I,H(I)}，根据与爬坡角约束的关系，调整H(I)的高程值，即如果满足约束，高程H(I)保持不变，如果超过约束，则将高程调整至爬坡角为，有；步骤5.2.4，保存该点位置及高程{I,H(I)}，将该点设置为当前点，返回步骤（2）进行循环；步骤5.2.5，输出往终点方向生成的飞行高程，即所有保存的点，包括位置及飞行高程。
[0009]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：可基于导航地图绘制或基于图像识别自动提取二维航线，然后利用对应的高程信息自动生成飞行汽车飞行航线，大大提高了飞行汽车航线设计的灵活性和实际可操作性，可应用于沿河流、道路、山体等特殊路线观光飞行、飞行巡查等各种应用场景；另外，在飞行汽车飞行高程生成时，结合城市及城际的低空运行环境，利用对应高程信息，考虑飞行汽车爬坡角度约束，叠加一定的安全飞行高度，在确保飞行汽车安全运行的同时，让飞行汽车能够缓慢爬升以及下降，以保持飞行汽车的飞行平稳性。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0011]图1为本专利技术中的飞行汽车航线生成方法的流程图；图2为本专利技术中往起点方向生成飞行高程流程图；图3为本专利技术中往终点方向生成飞行高程流程图。
具体实施方式
[0012]实施例，如图1至图3所示，一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，包括以下步骤：步骤1，生成二维航线；
在导航地图上确定飞行起点和终点，根据飞行需要，考虑城区风险地图、融合人员密度因素生成二维航线，可采用手动绘制二维航线或者采用基于特征图像识别的方法自动绘制二维航线，如依据河流、海岸、道路等特征绘制；步骤2，对生成的二维航线进行平滑处理；手动绘制的二维航线或者采用图像识别方法绘制的二维航线存在噪声，生成的二维航线存在来回曲折拐弯，飞行汽车飞行时需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，生成二维航线；在导航地图上确定飞行起点和终点，根据飞行需要，采用手动绘制二维航线或者采用基于特征图像识别的方法自动绘制二维航线；步骤2，对生成的二维航线进行平滑处理；采用五点三次平滑法对二维航线的经度、纬度进行平滑,得到平滑后的精度lon(N)、lat(N),N表示二维航线离散点个数；步骤3，计算航线飞行距离；基于步骤2平滑后的二维航线经纬度，计算航线飞行距离D(N)，航线飞行距离为累积值，在起点时为0，每经过一个航线离散点增加当前离散点与上一离散点的距离；步骤4，生成地图高程；基于平滑后的二维航线经纬度，提取对应经纬度位置的高程信息，包括地形以及地面建筑物的高度，形成航线高程信息h(N),飞行汽车经过该经纬度时飞行高度应该大于h(N)，同时保持一定的安全飞行高度 ，则生成的地图高程H(N)=h(N)+；步骤5，生成飞行高程；基于地图高程，设置飞行汽车最大爬坡角约束，即高度上升与水平面飞行距离夹角不能超过最大爬坡角约束，从地图高程最高点开始，分别往起点以及终点方向生成满足约束的飞行高程，两段合并成为最终的飞行高程；步骤6，生成飞行航线；将往起点方向生成的飞行高程和往终点方向生成的飞行高程合并得到飞行航线高程，该飞行航线高程为二维航线某些离散点飞行高程的集合；然后通过线性插值的方式生成整个二维航线离散点的高程，结合经纬度生成飞行航线，最终生成飞行航线为三维形式{lon,lat,H}。2.如权利要求1所述的一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，其特征在于：所述步骤2中五点三次平滑法是利用最小二乘法原理对离散数据进行三次最小多项式平滑的处理方法，设序列x(n),n=1,2,
…
,N，为需要平滑的数据，五点三次平滑法平滑后的数据为y(n),n=1,2,
…
,N，则有以下公式：。3.如权利要求1所述的一种基于导航地图的飞行汽车航线生成方法，其特征在于：所述
步骤5包括以下步骤：步骤5.1，往起点方向生成飞行高程流程...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜军，王益平，杨革，吴佳奇，肖文斌，董文岳，
申请(专利权)人：广东海鸥飞行汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：