[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811044769.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108958293B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于琳;李猛;王中華;王冬雪;房文靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 鄧東坡

本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，屬于無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：S1：確定執(zhí)行區(qū)域；S2：獲取執(zhí)行區(qū)域的起點(diǎn)、終點(diǎn)以及障礙物位置信息；S3：構(gòu)建虛擬矩形區(qū)域，并確定基準(zhǔn)線(xiàn)；S4：記錄基準(zhǔn)線(xiàn)與相交障礙物的交點(diǎn)；S5：確定偏移點(diǎn)；S6：判斷起點(diǎn)至偏移點(diǎn)間是否存在障礙物，是則跳轉(zhuǎn)至步驟S7；否則跳轉(zhuǎn)至步驟S8；S7：更新偏移點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至S6；S8：判斷偏移點(diǎn)至終點(diǎn)間是否存在障礙物，是則跳轉(zhuǎn)至S9；否則跳轉(zhuǎn)至S10；S9：記錄新起點(diǎn)至終點(diǎn)的直線(xiàn)與障礙物的交點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至S5；S10：記錄最初起點(diǎn)?途徑點(diǎn)?終點(diǎn)所構(gòu)成的路徑；S11：選取最優(yōu)路徑。使無(wú)人機(jī)在不碰觸障礙物的前提下對(duì)航線(xiàn)方向進(jìn)行準(zhǔn)確有效的調(diào)整，提高了規(guī)劃效率和安全穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，尤其涉及一種基于新型算法的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，屬于無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)誕生于20世紀(jì)20年代，首先被使用在軍事領(lǐng)域。到目前為止，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域，去代替一些人力執(zhí)行困難的重要任務(wù)。軍事領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)具有用途廣泛，成本低、效率較高、無(wú)人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、生存能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中有極其重要的作用。無(wú)人機(jī)在軍用中主要分為兩種：偵察機(jī)和靶機(jī)，主要用作偵察、監(jiān)視和作為靶機(jī)。民用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、觀(guān)察野生動(dòng)物、監(jiān)控傳染病、測(cè)繪、新聞報(bào)道、電力巡檢、影視拍攝等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)的路徑規(guī)劃問(wèn)題作為無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的核心問(wèn)題，也得到了一定的解決。路徑規(guī)劃問(wèn)題是無(wú)人機(jī)在一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)環(huán)境中，從規(guī)定的起點(diǎn)出發(fā)飛至指定的任務(wù)終點(diǎn)規(guī)劃出一條科學(xué)的無(wú)障礙的最優(yōu)路徑。復(fù)雜任務(wù)環(huán)境下的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃問(wèn)題是一個(gè)已被證實(shí)的NP-hard問(wèn)題，在有限的時(shí)間多項(xiàng)式中找到一個(gè)理想值，比較困難，因此，高效解決不同優(yōu)化目標(biāo)下的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃算法是十分重要的。

無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃發(fā)展至今產(chǎn)生了很多算法，最典型的路徑規(guī)劃算法有粒子群算法、RRT算法、遺傳算法、Dijkstra算法、A*算法、蟻群算法等。上述算法雖然可以解決無(wú)人機(jī)的路徑規(guī)劃問(wèn)題，但都或多或少存在著一些算法缺陷，如容易陷入局部最優(yōu)解、搜索能力差、搜索時(shí)間長(zhǎng)、搜索效率低下等。

針對(duì)上述已有技術(shù)狀況，本發(fā)明申請(qǐng)人做了大量反復(fù)而有益的探索，最終產(chǎn)品取得了有效的成果，并且形成了下面將要介紹的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，以起終點(diǎn)間的直線(xiàn)作為基礎(chǔ)航線(xiàn)，使無(wú)人機(jī)在不碰觸障礙物的前提下對(duì)航線(xiàn)方向進(jìn)行準(zhǔn)確有效的調(diào)整，提高了規(guī)劃效率和安全穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為：一種無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：

S1：獲取無(wú)人機(jī)執(zhí)行區(qū)域的起點(diǎn)、終點(diǎn)以及障礙物位置信息；

S2：以執(zhí)行區(qū)域內(nèi)的起點(diǎn)和終點(diǎn)為矩形對(duì)角線(xiàn)的兩個(gè)頂點(diǎn)，構(gòu)建矩形區(qū)域，并將對(duì)角線(xiàn)作為基準(zhǔn)線(xiàn)；

S3：獲取基準(zhǔn)線(xiàn)與第一個(gè)相交障礙物的交點(diǎn)；

S4：取交點(diǎn)至矩形區(qū)域各邊的垂線(xiàn)段中點(diǎn)作為偏移點(diǎn)；

S5：判斷起點(diǎn)至偏移點(diǎn)間是否存在障礙物，是則跳轉(zhuǎn)至步驟S6；否則將偏移點(diǎn)作為途徑點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟S7；

S6：取偏移點(diǎn)至交點(diǎn)的線(xiàn)段中點(diǎn)為新的偏移點(diǎn)，并跳轉(zhuǎn)至步驟S5；

S7：判斷偏移點(diǎn)至終點(diǎn)間是否存在障礙物，是則用途徑點(diǎn)作為新起點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟S8；否則，跳轉(zhuǎn)至步驟S9；

S8：獲取新起點(diǎn)至終點(diǎn)的直線(xiàn)與障礙物產(chǎn)生的第一個(gè)交點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟S4；

S9：記錄最初的起點(diǎn)-途徑點(diǎn)-終點(diǎn)所構(gòu)成的多條路徑；

S10：利用最短路徑原則計(jì)算各路徑代價(jià)，選取最優(yōu)路徑。