[發明專利]無人機單側成像約束條件下的路線規劃方法

有效

• 申請號: 201711026318.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107543549B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 高文凱;鄭岳久;來鑫;周龍;孔祥棟
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G05D1/10
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

一種無人機單側成像約束條件下的路線規劃方法，包括以下步驟：步驟S1：基于已知被偵察目標群中所有被偵察目標的位置坐標，算得初步規劃路線；步驟S2：采用點坐標變換計算方法獲得無人機在單側成像約束條件下到達理論偵察位置的坐標；步驟S3：參照步驟S1的初步規劃路線，得到無人機飛往理論偵察位置的理論偵察規劃路線；步驟S4：計算出理論偵察規劃路線對應的飛行里程；步驟S5：多次循環步驟S1～S4，得到多種理論偵察規劃路線，以及多個對應的飛行里程；步驟S6：以多種理論偵察規劃路線中的飛行里程最短的理論偵察規劃路線為目標函數，獲取該飛行里程最短的理論偵察規劃路線，即得到無人機在單側成像約束條件下飛往實際偵察位置的最優偵察路線。

技術領域

本發明涉及無人機任務規劃領域，具體涉及一種無人機單側成像約束條件下的路線規劃方法。

背景技術

無人機是一種具有自主飛行能力和獨立執行任務能力的新型工具，不僅在新型作戰中能夠執行軍事偵察、監視、搜索等任務，在地震等自然災害面前，也能夠單獨完成災情巡查。隨著無人機技術的快速發展，無人機將應用于未來的很多場景。

為了提高無人機的使用效率，無人機的調度人員往往需要在無人機出發前規劃好無人機的飛行路線，使得這些無人機能夠更好的發揮其作用。無人機在對目標偵察時，會根據不同目標的特點采用不同的掃描方式，廣域搜索模式就是其中一種典型的掃描方式。無人機在廣域搜索模式下對目標進行成像的成像方式受特定帶寬約束，而且通常限定成像傳感器只能在無人機的一側成像，成像傳感器的位置確定后，在后續無人機執行任務的過程中不再做調整。

目前對無人機在單側成像約束條件下的路線規劃的研究方案仍有很多有待完善之處。例如，有的研究方案通過先找到無人機飛往預定被偵察目標正上方的最優路線規劃，在此基礎上再根據無人機成像范圍的約束，以被偵察目標為圓心作圓，進而通過尋找相鄰的圓的切線得到較優的路徑規劃。這種路線規劃方案所找到的單側成像約束條件下的路線規劃方案只是局部最優解，且在被偵查目標數量較大時，可行性較差，不能很好的適用于實際的偵察任務的規劃。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種無人機單側成像約束條件下的路線規劃方法。

本發明提供了一種無人機單側成像約束條件下的路線規劃方法，基于已知被偵察目標群中所有被偵察目標的位置坐標，求得無人機在單側成像約束條件下飛往偵察位置的最優偵察路線，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1：基于已知被偵察目標群中所有被偵察目標的位置坐標，采用初步規劃算法計算得到無人機在沒有單側成像約束條件時飛往預定被偵察目標A1的正上方的初步規劃路線；步驟S2：根據預定被偵察目標A1的位置坐標以及初步規劃路線，采用點坐標變換計算方法獲得無人機在單側成像約束條件下到達理論偵察位置的坐標；步驟S3：將步驟S2獲得的無人機應到達理論偵察位置的坐標，參照步驟S1的初步規劃路線，得到無人機在單側成像約束條件下飛往理論偵察位置的理論偵察規劃路線；步驟S4：根據步驟S3獲得的理論偵察規劃路線，計算出理論偵察規劃路線對應的飛行里程；步驟S5：多次循環步驟S1～S4，得到多種理論偵察規劃路線，以及多個對應的飛行里程；步驟S6：以多種理論偵察規劃路線中的飛行里程最短的理論偵察規劃路線為目標函數，采用預定求解算法獲取該飛行里程最短的理論偵察規劃路線，該理論偵察規劃路線即為無人機在單側成像約束條件下飛往偵察位置的最優偵察路線。

在本發明提供的無人機單側成像約束條件下的路線規劃方法中，還可以具有這樣的特征：其中，單側成像約束條件包括:無人機只能在一側成像；無人機的成像范圍為2km～8km。