[發(fā)明專利]無人機(jī)三維場景路徑導(dǎo)航平臺(tái)及其三維改進(jìn)路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611186956.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN108204814B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白宏陽;梁華駒;蘇文杰;李成美;郭宏偉;胡福東;孫瑞勝;傅健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種無人機(jī)三維場景路徑導(dǎo)航平臺(tái)，其特征在于，該平臺(tái)基于Unity3d加載DEM地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維場景的顯示；通過VS2010C++編程，實(shí)現(xiàn)了基于DEM的三維改進(jìn)路徑規(guī)劃算法，獲取無人機(jī)可飛行安全路徑，并通過Matlab2012a繪制規(guī)劃得到的路徑并檢測規(guī)劃效果；導(dǎo)入無人機(jī)模型，并結(jié)合miniAHRS姿態(tài)傳感器，獲取當(dāng)前無人機(jī)導(dǎo)航信息；融合路徑規(guī)劃算法到三維場景中，對(duì)無人機(jī)飛行狀態(tài)和避障過程進(jìn)行實(shí)時(shí)三維顯示；

所述基于DEM的三維改進(jìn)路徑規(guī)劃算法，具體為：

首先通過基于DEM的改進(jìn)A*算法獲取初始路徑，在此基礎(chǔ)上考慮無人機(jī)的安全性和動(dòng)力學(xué)約束，結(jié)合Bresenham直線生成算法對(duì)所得到的初步規(guī)劃路徑進(jìn)行直線化，再對(duì)直線化后的路徑進(jìn)行Bézier曲線平滑優(yōu)化，最終得到滿足約束條件的無人機(jī)可飛行三維安全路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)三維場景路徑導(dǎo)航平臺(tái)，其特征在于，所述基于Unity3d加載DEM地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維場景的顯示，其中三維場景為DEM添加了相應(yīng)的地圖紋理信息，并具有天空盒子和光照效果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)三維場景路徑導(dǎo)航平臺(tái)，其特征在于，所述miniAHRS姿態(tài)傳感器包括MPU-6050陀螺儀加速度計(jì)、HMC5883磁力計(jì)、BPM180氣壓計(jì)模塊，通過串口從miniAHRS姿態(tài)傳感器讀取俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、航向角的導(dǎo)航信息，對(duì)應(yīng)到飛機(jī)模型上，實(shí)時(shí)顯示無人機(jī)的飛行狀態(tài)，并在界面顯示導(dǎo)航信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)三維場景路徑導(dǎo)航平臺(tái)，其特征在于，所述融合路徑規(guī)劃算法到三維場景中，具體為：將改進(jìn)的基于DEM的改進(jìn)路徑規(guī)劃算法由.cpp文件轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)鏈接庫.dll文件；通過在Unity3d中調(diào)用該動(dòng)態(tài)鏈接庫，將改進(jìn)的A*算法融合到三維場景之中，動(dòng)態(tài)三維顯示路徑規(guī)劃和避障過程，并在界面設(shè)置地圖，展現(xiàn)無人機(jī)沿著路徑飛行的整體效果。

5.一種基于權(quán)利要求1所述無人機(jī)三維場景路徑導(dǎo)航平臺(tái)的三維改進(jìn)路徑規(guī)劃方法，其特征在于，步驟如下：首先通過基于DEM的改進(jìn)A*算法獲取初始路徑，在此基礎(chǔ)上考慮無人機(jī)的安全性和動(dòng)力學(xué)約束；結(jié)合Bresenham直線生成算法對(duì)所得到的初步規(guī)劃路徑進(jìn)行直線化；再對(duì)直線化后的路徑進(jìn)行Bézier曲線平滑優(yōu)化，最終得到滿足約束條件的無人機(jī)可飛行三維安全路徑。