[發明專利]一種無人機飛行導航的方法及系統

有效

• 申請號: 201710144837.7
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106774425B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 李軍華;周璐
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明公開一種無人機飛行導航的方法及系統，該方法通過獲取無人機計劃飛行的起始點與目標點；對所述目標點進行障礙檢測，確定引導點，引導無人機飛行避開障礙物，根據所述引導點生成所述無人機的飛行線路；確定所述無人機的最終飛行線路；根據所述最終飛行線路進行節點擴展，并切換引導點繼續進行節點擴展，生成無人機的航跡線；所述無人機按照所述航跡線導航進行飛行。采用本發明的方法及系統，可以在目標點的威脅區域，根據方向約束的不同，沿約束方向自主檢測產生引導點，避免手動設置的不足，提高精確度。同時，由于引導點的產生，為無人機的自主飛行提供方向指引，提高了飛行效率，滿足無人機自主飛行的實時性要求。

技術領域

本發明涉及無人機領域，特別是涉及一種無人機飛行導航的方法及系統。

背景技術

無人機在飛行之前，首先需要航跡規劃出航跡線，然后利用航跡線導航，執行飛行任務。無人機航跡規劃是指在規劃空間中利用地形和情報等信息，同時考慮無人機自身的性能約束和任務要求，規劃出從起始點到目標點飛行航跡代價最小的一條突防軌跡。航跡規劃作為無人機自主作戰的核心，其重要性相當于人類的“大腦”。伴隨著無人機在現代戰爭、災后救援、安全預警等方面的成功應用。越來越多的國內外學者投入到無人機航跡規劃的研究中來。近些年出現了多種航跡規劃方法，可以大致將它們分為兩類：離線航跡規劃方法和在線航跡規劃方法。

離線航跡規劃方法主要包括稀疏A*搜索算法(SAS)和遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法等基于進化計算的航跡規劃方法。此離線航跡規劃方法主要是針對靜態環境，沒有考慮動態環境的變化。隨著科技的不斷進步，戰場環境不再是一成不變，而是不斷變化的。因此，傳統的靜態航跡規劃方法已經無法滿足無人機自主作戰與飛行需要。

常見的在線航跡規劃方法有D*算法、基于可行優先準則的實時航跡規劃等。D*算法是一種常見的在線實時航跡規劃方法，該方法能較好的適應環境的動態變化。但是當目標點周圍出現大面積遮擋，要求無人機從特定的方向進入目標點時，D*算法在遮擋區會進行大量的反復搜索和回退拓展，消耗大量的系統資源，使得飛行過程中導航效率低下。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人機飛行導航的方法及系統，通過沿約束方向基于圓拓展的方法避開障礙物產生引導點，并通過代價值函數選擇代價最小的引導點作為目標引導點，向引導點區域搜索，從而生成無人機航跡線，導航無人機飛行，以解決傳統算法中無法有效避開障礙物，導致航跡規劃效率低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種無人機飛行導航的方法，所述方法包括：

獲取無人機計劃飛行的起始點與目標點；

對所述目標點進行障礙檢測，確定引導點，所述引導點包括第一類引導點和第二類引導點，所述第一類引導點為以所述目標點為目標進行障礙檢測得到的引導點，所述第一類引導點中引導點的個數為正整數，所述第二類引導點為以所述第一類引導點為目標進行障礙檢測得到的引導點，所述第二類引導點中引導點的個數為正整數；

根據所述引導點生成所述無人機的飛行線路，所述飛行線路的個數為正整數，所述飛行線路為起始點-第二引導點-第一引導點-目標點；

確定所述無人機的最終飛行線路；

根據所述最終飛行線路進行節點擴展；

切換引導點進行節點擴展；

生成所述無人機的航跡線；所述無人機按照所述航跡線導航進行飛行。

可選的，所述對所述目標點進行障礙檢測，確定引導點，具體包括：

判斷所述起始點與所述目標點之間是否存在障礙物，得到第一判斷結果；