[發明專利]一種無人機自主飛行控制方法及系統

有效

• 申請號: 201910215512.2
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109885091B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 蘇杰;王金娜;楊凱;趙猛;翟永杰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 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: 杜陽陽

1.一種無人機自主飛行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

確定樣本數據集；所述樣本數據集包括：各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像和各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的實際的飛控指令；

將85％所述樣本數據集作為訓練集A，將15％所述樣本數據集作為測試集B；

創建生成網絡和分類判別網絡；

根據所述訓練集A和所述生成網絡確定假樣本；所述假樣本包括：網絡輸出圖片和網絡輸出圖片對應的飛控指令；

將所述假樣本和所述訓練集A輸入所述分類判別網絡進行訓練，獲得所述分類判別網絡的輸出參數；

將所述測試集B中的各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像輸入至已確定輸出參數的分類判別網絡，獲得各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的預測的飛控指令；

根據各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的預測的飛控指令和所述測試集B中的各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的實際的飛控指令確定準確率；

判斷所述準確率是否大于或等于設定值，獲得第一判斷結果；如果所述第一判斷結果表示所述準確率大于或等于設定值，則將已確定輸出參數的分類判別網絡輸出至機載處理器，以使后期將攝像機采集的各種故障狀況的輸電線路航拍圖像輸入至機載處理器中分類判別網絡直接輸出飛控指令進行飛行控制；如果所述第一判斷結果表示所述準確率小于設定值，則更新樣本數據集；

所述確定樣本數據集，具體包括：

獲取各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像；

對所述各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像進行處理，獲得256x256規格的各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像；

對所述256x256規格的各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像進行飛行控制指令的分類標記，獲得樣本數據集；

所述根據所述訓練集A和所述生成網絡確定假樣本，具體包括：

將所述訓練集A輸入至所述分類判別網絡，確定所述分類判別網絡初始參數；

從所述訓練集A中選取一種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的實際的飛控指令，并輸入至已確定初始參數的分類判別網絡中，獲得假圖像；

獲取第一隨機噪聲，將所述第一隨機噪聲和假圖像輸入至所述生成網絡，確定所述生成網絡參數；

獲取第二隨機噪聲，將所述第二隨機噪聲輸入至已確定參數的生成網絡中，經過多個反卷積層進行訓練，按標簽分類生成網絡輸出圖片；

確定假樣本中網絡輸出圖片對應的飛控指令；

所述更新樣本數據集，具體包括：

根據所述假樣本中的網絡輸出圖片確定網絡輸出圖片對應的IS指標和FID指標；

根據所述訓練集A中的各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像確定各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的IS指標和FID指標；

根據所述各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的IS指標和FID指標確定指標的平均值；

當所述網絡輸出圖片對應的IS指標和FID指標中最大指標大于85％所述平均值，且網絡輸出圖片對應的IS指標和FID指標的平均值大于75％所述平均值，則將所述假樣本加入所述樣本數據集，進行更新所述樣本數據集。

2.根據權利要求1所述的無人機自主飛行控制方法，其特征在于，所述飛控指令包括X，Y，Z三個坐標軸的移動方向以及航向角的角度信息。

3.一種無人機自主飛行控制系統，其特征在于，所述系統包括：

攝像機、機載處理器、云臺、控制器和飛控；所述攝像機、所述云臺、所述控制器和所述飛控均與所述機載處理器連接；

所述攝像機用于采集各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像；

所述云臺上設置所述攝像機，所述云臺用于帶動所述攝像機轉動；

所述控制器根據權利要求1-2任一項所述的無人機自主飛行控制方法確定帶有輸出參數的分類判別網絡，并發送至所述機載處理器；

所述機載處理器將所述采集各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像輸入到已確定輸出參數的分類判別網絡中，確定各種障礙狀況的輸電線路航拍圖像對應的飛控指令，并發送至所述飛控；

所述飛控用于根據所述飛控指令控制飛機的飛行控制。

4.根據權利要求3所述的無人機自主飛行控制系統，其特征在于，所述機載處理器通過串口與所述飛控連接，所述機載處理器通過RJ45網口與所述攝像機連接，所述云臺通過串口與所述機載處理器連接。