[發明專利]一種無人機航路規劃安全性評估方法

有效

• 申請號: 201811445923.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109341697B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張蓉;何信華;劉朝陽;崔鑫;胡鈺;連彥澤;錢航;韓亮;邱士亮;顏廷貴;李世鵬;徐華麗;趙雷;馬利;白健;虞洋;段飛鵬;亓俊卿;陳紹露;楊志方;王琳;胡昭昀;楊馨;路長剛;蔡建波;姜先煒;冀航;劉莞爾
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種無人機航路規劃安全性評估方法，步驟如下：1)根據OBB包圍盒構造算法計算包圍盒中心點坐標和主方向半徑；2)采用雅克比迭代算法計算得到OBB包圍盒協方差矩陣特征值和特征向量；3)分別構造禁飛區和無人機包圍盒，采用包圍盒碰撞檢測算法對無人機航路進行安全性評估，如果無人機航路經過禁飛區，則該航路不滿足安全性要求。本發明采用包圍盒碰撞檢測原理，可以精確判斷無人機航路是否經過禁飛區，既安全可靠又不浪費資源，為無人機航路規劃安全性分析提供了解決方案。

技術領域

本發明涉及一種無人機航路規劃安全性評估方法，屬于無人機航路規劃領域。

背景技術

隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，無人機逐漸走進了人們的生活中，無人機廣泛參與影像航拍、攝影測量、遙感數據采集、農業植保、國土測繪等近距離、短途應用，隨著無人機續航能力的增加，逐步發展為中大型無人機，應用也更加廣泛，涉及電力巡查、環境監測、快遞運輸等。而隨著無人機航程的增加，要對無人機開展航路規劃，在無人機航路規劃中，要避免進入重要會議區、重要建筑等禁飛區上空，現階段主要考慮無人機飛行直接遠離禁飛區上空，這種方法雖然可以保證無人機遠離禁飛區，而且規劃簡單，但是增加了無人機航程，浪費資源成本，冗余過大。因此急需一種合理、科學的無人機航路規劃安全性評估方法，可以精確檢測無人機航路是否經過禁飛區上空，既安全可靠又不浪費資源。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供本發明一種無人機航路規劃安全性評估方法，采用包圍盒碰撞檢測原理，可以精確判斷無人機航路是否經過禁飛區，既安全可靠又不浪費資源，為無人機航路規劃安全性分析提供了解決方案。

本發明包括如下技術方案：一種無人機航路規劃安全性評估方法，步驟如下：

1)根據OBB包圍盒構造算法計算包圍盒中心點坐標和主方向半徑；

2)采用雅克比迭代算法計算得到OBB包圍盒協方差矩陣特征值和特征向量；

3)分別構造禁飛區和無人機包圍盒，采用包圍盒碰撞檢測算法對無人機航路進行安全性評估，如果無人機航路經過禁飛區，則該航路不滿足安全性要求。

所述步驟1)OBB包圍盒構造算法計算包圍盒中心點坐標和主方向半徑具體方法為：

11)計算得到空間多面體協方差矩陣A；

12)計算得到包圍盒中心點坐標(x′ y′ z′)；

13)計算得到包圍盒主方向半徑r_x，r_y，r_z。

所述步驟11)計算得到空間多面體協方差矩陣的具體過程為：

設空間多面體頂點包括n個坐標點位，第i個點位坐標為(x_i y_i z_i)；

頂點分布的均值(μ_x μ_y μ_z)：

協方差矩陣A為：

a₁₁＝cov(x,x)；a₁₂＝cov(x,y)；a₁₃＝cov(x,z)；

a₂₁＝cov(y,x)；a₂₂＝cov(y,y)；a₂₃＝cov(y,z)；