一种基于影响度的无人机路径规划的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于自主导航技术领域，具体涉及一种基于影响度的无人机路径规划的方法及系统，旨在解决动态威胁信息不能及时有效反馈，离线静态路径亦无法作及时更新的问题。本发明专利技术包括：收集目标区域的原始环境资料，建立目标区域的原始环境模型；根据目标区域的原始环境模型，建立基于飞行利弊因素的路径规划目标函数；根据原始环境模型和基于飞行利弊因素的路径规划目标函数，进行离线全局静态路径规划，获得原始全局静态路径；当设置在无人机上的感知设备检测到未知因素时，根据机载摄像头采集的图像对任务目标环境因素进行威胁性分析，获得任务目标环境的威胁特征；根据威胁特征调整原始全局静态路径，获得优化路径无人机执行所述优化路径。述优化路径。述优化路径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于影响度的无人机路径规划的方法及系统


[0001]本专利技术属于自主导航
，具体涉及了一种基于影响度的无人机路径规划的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电子产业的飞速发展和社会的高度信息化，无人机在众多领域都有了广泛的应用。相应地，在千差万别的实际环境中，无人机所面的对任务难度也随之提升。如何在各类环境中，均实现高水平的自主和稳定飞行，是现代无人机的主要目标，而路径规划是实现该目标的关键技术之一。针对已知飞行环境的静态路径规划，现有技术的目标函数通常仅仅考虑了飞行长度、地形威胁而忽略了不同飞行任务中利弊因数的动态变化，信号扰动增强的不同情况，从而致使基于常规目标函数的路径规划无法在各类任务中达到安全及飞行性能的最优化实现。而在针对飞行环境的动态威胁，现有技术忽略了不同任务中动态威胁属性是变动的，若不做分析势必影响路径规划效率，动态威胁信息不能及时有效反馈，离线静态路径亦无法作及时更新影响协同飞行任务效率。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中的上述问题，即决动态威胁信息不能及时有效反馈，离线静态路径亦无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于影响度的无人机路径规划的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S100，收集目标区域的原始环境资料，建立目标区域的原始环境模型；步骤S200，根据目标区域的原始环境模型，建立基于飞行利弊因素的路径规划目标函数；所述飞行利弊因素的路径规划目标函数包括全局路径代价、不利因素影响度、有利因素影响度和约束条件集合；其中约束条件集合包括最短飞行约束、最大拐弯角约束、最大爬升下降角度约束、飞行高度约束、最大飞行长度约束和权重约束；步骤S300，根据原始环境模型和基于飞行利弊因素的路径规划目标函数，进行离线全局静态路径规划，获得原始全局静态路径；步骤S400，无人机执行所述原始全局静态路径，当设置在无人机上的感知设备检测到未知因素时，根据机载摄像头采集的图像对任务目标环境因素进行威胁性分析，获得任务目标环境的威胁特征；所述威胁特征包括静态威胁和动态威胁；步骤S500，根据威胁特征调整原始全局静态路径，获得优化路径无人机执行所述优化路径。2.根据权利要求1所述的一种基于影响度的无人机路径规划的方法，其特征在于，所述步骤S200，具体包括：步骤S210，根据目标区域的原始环境模型，识别原始环境模型中的物体的利弊因素特征；所述利弊因素特征包括利弊单一属性因素、利弊双重属性兼备因素、基于不同归属方的同类型信号扰动源利弊因素和任务属性利弊因素；步骤S220，基于所述利弊因素特征，赋予初始利弊因素影响度；步骤S230，基于所述初始利弊因素影响度计算不同位置的变化影响度，基于所述变化影响度建立基于飞行利弊因素的路径规划目标函数 ； ；其中，表示第条全局路径代价，表示第条全局路径，表示全局路径的序号；表示对满足条件的变量求最小值；表示的第条子路径，表示的第条子路径的路径长度，表示子路径的序号；表示包含的第个不利因素影响度，表示包含的第个有利因素影响度，表示不利因素影响度，表示有利因素影响度，表示不利因素的序号，表示有利因素的序号；表示飞行权重，表示第个不利因素权重，表示第个有利因素权重；表示无人机路径需满足的约束条件集合，具体为最短飞行约束、最大拐弯角约束、最大爬升下降角度约束、飞行高度约束、最大飞行长度约束和权重约束，规定权重约束
。3.根据权利要求2所述的一种基于影响度的无人机路径规划的方法，其特征在于，所述任务属性利弊因素，具体包括：根据利弊因素在不同任务中具有不同影响度，进行基于任务属性的有利因素影响度和不利因素影响度计算；所述任务包括：搜救任务、侦察任务和普通任务；人员在搜救任务中，是有利目标主体；人员在敌区兵力侦查任务中，是不利目标主体；人员在普通任务中，是非目标主体；根据任务属性构建影响度计算公式： ；其中，表示 上第个聚点分布的人员数量，表示无人机到上第个聚点的距离，表示无人机到人员聚点的最远距离，为第一计数算子。4.根据权利要求2所述的一种基于影响度的无人机路径规划的方法，其特征在于，所述步骤S230，具体包括：步骤S231，计算当前利弊因素特征的影响度变化判定因子；其中，表示当前利弊因素源到包含的第个不利因素影响度的直线距离；步骤S232，根据影响度变化判定因子进行影响度判定，若则影响度不变；若则影响度变化，将子路径平均划分成个子段，计算当前利弊因素在各子段的影响度，通过各子段的影响度的均值表示当前利弊因素在当前子路径的影响度；其中，表示子路径长度门限阈值；为划分段数，为划分段阈值；基于不同位置的所述变化影响度，建立基于飞行利弊因素的路径规划目标函数。5.根据权利要求1所述的一种基于影响度的无人机路径规划的方法，其特征在于，所述步骤S400，具体包括：步骤S410，将所述机载摄像头采集的图像整理为未知因素动静属性分析图像组
，，其中表示未知因素动静属性分析图像组中序号为的图像帧，表示获取所述机载摄像头采集的图像的帧的序号，为第二计数算子，表示所述机载摄像头采集的图像帧数量；所述机载摄像头在感知设备检测到未知因素时开启，根据未知因素动静属性分析图像组对任务目标环境进行威胁性分析：步骤S420A，对未知因素动静属性分析图像组进行全局运动分析，获得全局运动趋势；步骤S430A，根据全局运动趋势，在随机选择的上标记出不符合全局运动趋势的像素点，规定所有被标记像素点为具有动态属性的未知因素即动态威胁；步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昀铮，仇恒德，张程，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：