一种无人机禁飞区绕飞分析方法和系统技术方案

本申请公开了一种无人机禁飞区绕飞分析方法和系统，涉及无人机禁飞领域，本申请包括

【技术实现步骤摘要】
一种无人机禁飞区绕飞分析方法和系统


[0001]本申请涉及无人机禁飞领域，具体涉及一种无人机禁飞区绕飞分析方法和系统
。

技术介绍

[0002]无人机遭遇禁飞区，需要智能处理算法，指导飞行，现有技术中，
CN116382352B
，避免无人机在绕行禁飞区的飞行过程中存在复杂转弯和频繁加减速；通过为无人机绕行禁飞区规划出适宜作业的平滑航迹，控制无人机平稳飞行，可使固定翼无人机的飞行速度不低于规定值，保障无人机安全高效作业；现有技术中，
EP3001861A4
，揭示了用于向飞行限制区域提供飞行响应
。
可以将无人机（
UAV
）的位置与飞行限制区域的位置进行比较
。 如果需要，无人机可以采取飞行反应措施来防止无人机在禁飞区飞行
。
可以根据无人机与飞行限制区域之间的距离以及无人机所在的管辖范围，采取不同的飞行反应措施
。
[0003]本申请规避全局路径规划，采用局部绕行的方式，提出一种新的基于动力学几何约束的禁飞区绕飞技术
。

技术实现思路

[0004]本申请一种无人机禁飞区绕飞分析方法和系统，解决现有技术中的问题
。
[0005]第一方面，一种无人机禁飞区绕飞分析方法，包括：
s1
，对禁飞区进行信息确认和自检；
s2
，持续判断无人机路径是否穿越禁飞区，如否，则进行
s3
；如是，则依据穿越线，构建外切圆并判断绕行方向，计算并飞至圆弧上的绕飞点，修正无人机路径，重复
s2
，对于所述外切圆：无人机路径与禁飞区交线的两个端点，无人机当前位置最临近顺序边界点，三点构成外切圆；
s3
，进行期望路径飞行
。
[0006]进一步的，其中
s2
具体包括：
s21
，分析无人机当前位置的速度方向与当前位置与所述外切圆的连线的关系，确定绕飞方向，选择绕飞方向一致的外切圆切线，以当前位置的速度方向，朝向所述外切圆的切点弧线飞行；
s22
，飞至切点后，构建切点与终点形成期望路径，如期望路径与所述外切圆仅切点，则执行
s3
，如期望路径与所述外切圆有两处交点，除切点外的另一处交点作为中间分离点，所述无人机到中间分离点沿所述外切圆圆弧绕飞然后执行所述
s2。
[0007]进一步的，所述
s2
，持续判断无人机路径是否穿越禁飞区，如否，则进行
s3
，具体包括：关于判断无人机路径是否穿越禁飞区：无人机接收禁飞区信息后自检，降维后在二维水平平面，对穿过无人机所在位置点的水平或竖直直线，所述直线穿过多条闭合的首尾相连的禁飞区向量，计算穿过的禁飞区向量与禁飞区向量首端到无人机所在位置点向量叉乘，计算每一个包括直线穿过的禁飞
区向量的两向量的向量叉乘，计数叉乘方向变化次数，判断，当变化奇数次，无人机在禁飞区外部，否则，反之
。
[0008]进一步的，所述
s1
，对禁飞区进行信息确认和自检，包括：无人机发送
GPS
信息至基站；基站基于
GPS
信息筛选邻近禁飞区，筛选完成发送禁飞区信息至无人机；基站确认禁飞区指令；基站判断是否开启禁飞区；当基站判断开启禁飞区时，基站发送禁飞区限制指令至无人机并构建与无人机专属通信；自检时刻，构成禁飞区多边形，无人机相对禁飞区静止，对禁飞区的形成闭合区域外端点编号并连线，构成首尾相连合向量为0的多个禁飞区向量，构建以无人机所在
GPS
信息与禁飞区向量信息的同一坐标系，所述同一坐标系为二维水平平面所在的坐标系
。
[0009]进一步的，当变化偶数次，无人机在禁飞区内部，封锁无人机动力核心
。
[0010]进一步的，当变化奇数次，无人机在禁飞区外部，判断无人机所在航线是否穿过禁飞区，当无人机所在航线穿过禁飞区，则对无人机在运行路径上限速，包括如下步骤：判断无人机与禁飞区的最近距离是否大于安全距离，当最近距离是否小于安全距离，限速刹停；当最近距离是否大于安全距离，然后根据无人机最大制动加速度限制无人机限制当前最大速度；其中，无人机与禁飞区的最近距离，为，无人机根据计算当前速度方向延长线上与禁飞区边界的交点的距离
。
[0011]进一步的，还包括判断无人机与禁飞区的相对位置，当变化奇数次，无人机在禁飞区外部，此时，依据穿过的禁飞区向量与禁飞区向量首端到无人机所在位置点向量叉乘的正负，判断无人机位于所述穿过的禁飞区向量的左侧
、
右侧
、
上侧
、
下侧或向量上，遍历判断获取无人机在禁飞区外部的位置关系
。
[0012]进一步的，还包括对无人机的动力学约束，包括：限制所述无人机圆弧绕飞，依据当前绕飞圆的半径，设置安全半径，安全半径加上绕飞圆半径为膨胀绕飞圆半径，获得最大的膨胀后的绕飞圆数据，依据绕飞圆数据
、
当前位置到中间分离点的距离和飞机的最大制动速度，对无人机的飞行速度进行动力学约束，同时获取绕飞的转弯率数据
。
[0013]第二方面，本申请提供一种无人机禁飞区绕飞分析系统，包括无人机和基站，所述无人机和基站配合实现如如第一方面任一所述的一种无人机禁飞区绕飞分析方法，所述基站与所述无人机交互，共同作用分析无人机与禁飞区的相对关系后限制无人机相对禁飞区的运动，用于实现无人机绕飞禁飞区
。
[0014]本申请的原理：首先判断，无人机与禁飞区的位置关系，通过将
gps
数据转换为二维坐标数据，结合基站关于禁飞区的信息，向量处理，三维叉积变为二维叉乘，叉乘的模存在正负，顺序叉乘引起的正负变化揭示了无人机与禁飞区的相对位置，即，当变化奇数次，无人机在禁飞区外部，否则，反之
。
然后当无人机在禁飞区外部时，且无人机穿过绕飞区，执行绕飞分析，将
不规则的禁飞区绕飞策略，执行为最小单元绕飞策略：外切圆绕飞，圆弧绕飞至中间分离点；并开启下一次最小单元绕飞策略
。
还包括过程中对无人机依据最大制动速度，进行的动力学约束
。
[0015]本申请的有益效果：本申请提供的一种无人机禁飞区绕飞分析方法和系统，对不规则的禁飞区执行绕飞，可顺利避开禁飞区，合法高效飞行，方法简便，调用计算资源少
。
附图说明
[0016]此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请实施例的限定
。
在附图中：图1为本申请一示例性实施例提供的一种无人机禁飞区绕飞分析方法示意图
。
[0017]图2为本申请一示例性实施例提供的又一种无人机禁飞区绕飞分析方法示意图
。
[0018]图3为本申请又一示例性实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人机禁飞区绕飞分析方法，其特征在于，包括：
s1
，对禁飞区进行信息确认和自检；
s2
，持续判断无人机路径是否穿越禁飞区，如否，则进行
s3
；如是，则依据穿越线，构建外切圆并判断绕行方向，计算并飞至圆弧上的绕飞点，修正无人机路径，重复
s2
，对于所述外切圆：无人机路径与禁飞区交线的两个端点，无人机当前位置最临近顺序边界点，三点构成外切圆；
s3
，进行期望路径飞行
。2.
根据权利要求1所述的一种无人机禁飞区绕飞分析方法，其特征在于，其中
s2
具体包括：
s21
，分析无人机当前位置的速度方向与当前位置与所述外切圆的连线的关系，确定绕飞方向，选择绕飞方向一致的外切圆切线，以当前位置的速度方向，朝向所述外切圆的切点弧线飞行；
s22
，飞至切点后，构建切点与终点形成期望路径，如期望路径与所述外切圆仅切点，则执行
s3
，如期望路径与所述外切圆有两处交点，除切点外的另一处交点作为中间分离点，所述无人机到中间分离点沿所述外切圆圆弧绕飞然后执行所述
s2。3.
根据权利要求2所述的一种无人机禁飞区绕飞分析方法，其特征在于，所述
s2
，持续判断无人机路径是否穿越禁飞区，如否，则进行
s3
，具体包括：关于判断无人机路径是否穿越禁飞区：无人机接收禁飞区信息后自检，降维后在二维水平平面，对穿过无人机所在位置点的水平或竖直直线，所述直线穿过多条闭合的首尾相连的禁飞区向量，计算穿过的禁飞区向量与禁飞区向量首端到无人机所在位置点向量叉乘，计算每一个包括直线穿过的禁飞区向量的两向量的向量叉乘，计数叉乘方向变化次数，判断，当变化奇数次，无人机在禁飞区外部，否则，反之
。4.
根据权利要求3所述的一种无人机禁飞区绕飞分析方法，其特征在于，所述
s1
，对禁飞区进行信息确认和自检，包括：无人机发送
GPS
信息至基站；基站基于
GPS
信息筛选邻近禁飞区，筛选完成发送禁飞区信息至无人机；基站确认禁飞区指令；基站判断是否开启禁飞区；当基站判断开启禁飞区时，基站发送禁飞区限制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张郁婷，秦宗航，彭彦平，张万宁，黄针遥，
申请(专利权)人：成都时代星光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：