[發(fā)明專利]一種無人機(jī)飛行航線與地形碰撞檢查方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611139728.8
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN108614907A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊指順;彭向東;劉毅飛;張道龍;羅程;馬善智
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司成都飛機(jī)設(shè)計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G08G5/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

無人機(jī)的飛行以按航線規(guī)劃自主飛行為主，航線需在飛行前進(jìn)行規(guī)劃并進(jìn)行安全性檢查。在一般平原凈空條件好的地區(qū)，飛行航線不需要考慮周邊地形的干擾。當(dāng)在復(fù)雜地形環(huán)境下(如山區(qū)、河谷)進(jìn)行飛行航線規(guī)劃時，需保證飛行航線與周邊高低起伏的地形不會發(fā)生碰撞或者危險接近。本發(fā)明提供的檢查方法，可以簡單快速的實現(xiàn)在飛行前對規(guī)劃航線進(jìn)行地形碰撞檢查，從而提高無人機(jī)飛行航線規(guī)劃的準(zhǔn)確性，保障飛行安全。在無偵?7高空無人機(jī)偵察機(jī)、攻擊?2察打一體無人機(jī)的日喀則試飛過程中，使用該方法對飛行航線進(jìn)行了地形碰撞檢查，結(jié)果表明該方法正確有效，可用于無人機(jī)的飛行航路規(guī)劃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無人機(jī)飛行航線與地形碰撞檢查方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)的飛行以自主控制飛行為主，飛行員在地面上通過視距鏈路或衛(wèi)星鏈路遙控為輔，使得無人機(jī)飛行前的航線規(guī)劃安全性檢查尤為重要。在一般平原機(jī)場，周邊凈空條件好，飛行航線不需要考慮周邊地形的干擾。當(dāng)在復(fù)雜地形環(huán)境下(如山區(qū)、河谷)進(jìn)行飛行航線規(guī)劃時，需保證飛行航線與周邊高低起伏的地形不會發(fā)生碰撞或者危險接近。

目前國內(nèi)無人機(jī)的飛行航線規(guī)劃，通常避免地形碰撞的方法為采集機(jī)場周圍的高程與衛(wèi)星圖像，再經(jīng)過三維建模在地面控制站內(nèi)專用飛行軟件上形成仿真地形，然后通過仿真飛行來檢查飛機(jī)是否與地形發(fā)生危險接近甚至碰撞。該方法需通過專用的三維建模軟件對所在機(jī)場周邊地形建立仿真地形，建模周期長，花費(fèi)大，當(dāng)更換為其他機(jī)場時，又需重新對新機(jī)場進(jìn)行仿真建模。以某型高空無人偵察機(jī)為例，一個機(jī)場周邊20km范圍內(nèi)的高精度三維地形建模需花費(fèi)1個月，耗資30萬人民幣。且由于不同型號的無人機(jī)所使用的仿真地形軟件不統(tǒng)一，導(dǎo)致建模工作需重復(fù)開發(fā)，更加浪費(fèi)人力和財力。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明采用公開的GoogleEarth地形工具軟件作為基礎(chǔ)，通過Matlab開源工具箱和自定義編程將航線規(guī)劃仿真計算結(jié)果生成為kml文件，然后在GoogleEarth中打開該kml文件，即可直觀的看到飛行航線與三維地形的相互關(guān)系，是否出現(xiàn)與地形危險接近或者碰撞。據(jù)此結(jié)果可優(yōu)化航線設(shè)計，避免飛行中無人機(jī)與地形發(fā)生危險接近和碰撞。

技術(shù)方案：

Google Earth提供了免費(fèi)的全球衛(wèi)星圖像和高程數(shù)據(jù)，可以根據(jù)需要隨時在互聯(lián)網(wǎng)上對指定區(qū)域進(jìn)行地形數(shù)據(jù)更新。GoogleEarth支持kml文件，通過kml文件描述，可在GoogleEarth的三維地形中顯示點(diǎn)、線、面等元素。kml文件的格式描述可參見互聯(lián)網(wǎng)http://www.opengeospatial.org/standards/kml/，若依靠手工編寫kml文件來描述三維數(shù)據(jù)比較費(fèi)時，可使用第三方軟件來生成kml文件。其中典型的是Matlab to GoogleEarthtoolbox，該工具箱是由荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)開發(fā)的一款用于生成kml文件的Matlab開源工具箱，可在互聯(lián)網(wǎng)址獲取到。

一種無人機(jī)飛行航線與地形碰撞檢查方法，具體實現(xiàn)步驟如下：

第一步：準(zhǔn)備仿真數(shù)據(jù)，

第二步：安裝kml文件工具箱，從互聯(lián)網(wǎng)上下載Matlab to GoogleEarth toolbox工具箱壓縮包，解壓后將googleearth文件夾至于Matlab安裝目錄的toolbox文件中，例如D:\matlab\googleearth\，在Matlab中輸入addpath('D:\matlab\googleearth')命令，完成該工具箱的安裝；

第三步：編寫航跡程序生成kml文件，包括讀入仿真數(shù)據(jù)、生成空間點(diǎn)的數(shù)組、設(shè)置kml文件參數(shù)、輸出kml文件；

第四步：編寫垂線程序生成kml文件，包括讀入仿真數(shù)據(jù)、計算空間垂直點(diǎn)的數(shù)組、設(shè)置kml文件參數(shù)，輸出kml文件；

第五步：在GoogleEarth中打開三步、四步中生成的kml文件，檢查地形碰撞情況。