[發明專利]無人機路徑的規劃方法及裝置

在審

• 申請號: 202010621461.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111667124A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 郄志鵬;龔一航;鄧寶松;楊楚樂;李靖;桂健鈞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/12
• 代理公司: 北京豐浩知識產權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 王純富

1.一種無人機路徑的規劃方法，其特征在于，包括：

對覆蓋區域進行網絡柵格法建模，根據網格化后的矩陣地圖生成路徑，并將所述路徑表征為染色體路徑；

在所有染色體路徑中選擇預設數量的染色體路徑作為初始種群，并根據無人機運動中的能量消耗關系定義適應度函數；

計算每個染色體路徑的適應度函數，根據所述適應度函數按照預設比例選擇適應度函數低的染色體路徑作為父代染色體，并從所有染色體路徑中選擇染色體路徑新增到所述初始種群中形成當前種群，并在所述當前種群中選擇雙親染色體；

根據交叉編碼概率對所述雙親染色體進行交叉，得到交叉后的染色體；

根據預設變異概率確定所述交叉后的染色體的突變發生，得到新的第一后代；

根據所述第一后代生成新的種群，并驗證每條染色體路徑是否完全覆蓋整個區域，并且符合無人機移動的順序；

計算驗證成功的所有染色體路徑對應的適應度函數，將適應度函數最低的路徑確定為當前最佳染色體路徑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對覆蓋區域進行網絡柵格法建模，根據網格化后的矩陣地圖生成路徑包括：

將所述覆蓋區域根據無人機的視場角分解為多個正方形矩陣地圖，所述正方形矩陣地圖中包括自由區域以及障礙區域；

將無人機路徑分解為直線、左轉彎、右轉彎、U型轉彎四種運動方式，并將其存儲于集合中；其中，直線、左轉彎、右轉彎可以隨機選擇，而U型轉彎始終作為最后一次備選；

無人機從所述集合中選擇一種或多種組合的運動方式，依次遍歷相鄰正方形矩陣地圖中的自由區域，并確定每一次行駛到相鄰正方形矩陣地圖的運動順序，記為一條染色體路徑。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，依次遍歷相鄰正方形矩陣地圖中的自由區域，并確定每一次行駛到相鄰正方形矩陣地圖的運動順序包括：

若無人機無法正常行駛，則調用調整函數，為無人機重新規劃其未訪問過的正方形矩陣地圖，并重新確定運動順序。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，選擇在所有染色體路徑中確定的預設數量的染色體路徑作為初始種群包括：

選擇所有染色體路徑中的往返式、螺旋式、隨機式路徑作為初始種群。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述適度函數為：

其中，J為總成本，J_{{S，L，R，U}}分別是直線、左轉彎、右轉彎、U型轉彎四種運動方式的成本，J_Start為起始點有加速的成本，J_End為終止點減速階段成本，n_S，n_L，n_R，n_U為組成覆蓋路徑所采取的移動次數。

6.一種無人機路徑的規劃裝置，其特征在于，包括：

建模單元，用于對覆蓋區域進行網絡柵格法建模；

生成單元，用于根據網格化后的矩陣地圖生成路徑；

表征單元，用于將所述路徑表征為染色體路徑；

第一選擇單元，用于在所有染色體路徑中選擇預設數量的染色體路徑作為初始種群；

定義單元，用于根據無人機運動中的能量消耗關系定義適應度函數；

第一計算單元，用于計算每個染色體路徑的適應度函數；

第二選擇單元，用于根據所述適應度函數按照預設比例選擇適應度函數低的染色體路徑作為父代染色體；

第三選擇單元，用于從所有染色體路徑中選擇染色體路徑新增到所述初始種群中形成當前種群；

第四選擇單元，用于在所述當前種群中選擇雙親染色體；

交叉單元，用于根據交叉編碼概率對所述雙親染色體進行交叉，得到交叉后的染色體；

第一確定單元，用于根據預設變異概率確定所述雙親染色體的突變發生，得到新的第一后代；

驗證單元，用于根據所述第一后代生成新的種群，并驗證每條染色體路徑是否完全覆蓋整個區域，并且符合無人機移動的順序；

第二計算單元，用于計算驗證成功的所有染色體路徑對應的適應度函數；

第二確定單元，用于將適應度函數最低的路徑確定為當前最佳染色體路徑。