[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

本發明公開一種無人機路徑的規劃方法及裝置，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染色體路徑；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；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，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，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。

技術領域

本發明實施例涉及無人機技術領域，特別是涉及一種無人機路徑的規劃方法及裝置。

背景技術

無人機作為近年來新興的高端技術產品，在很多不同領域內已經有了較多的應用，例如航拍測繪、災害搜救、精準農業、管道巡檢等應用。

無人機在具體應用中，需要根據給定的劃定區域，無人機按照一定的全覆蓋路徑進行遍歷。目前多采用往返式和螺旋式等方式完成遍歷。目前，無人機多采用機載電源提供能量支持完成飛行任務，但是機載電源存儲能量的限制，機載電源的使用時長有限，因此，在無人機飛行過程中，如果不選擇合適的路徑在坐標點之間飛行完成全覆蓋遍歷，則會造成能量浪費，如此一來，減少了機載電源提供能量的時間，影響無人機的正常使用。

因此，現在亟需一種無人機全覆蓋路徑規劃方法，選擇能耗最低的路徑在坐標點之間飛行實現最優能耗，提高無人機的遍歷效率。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種無人機路徑的規劃方法及裝置，主要目的在于通過遺傳算法對無人機全覆蓋路徑進行規劃，選擇一條覆蓋整個區域且能量消耗最低的全覆蓋路徑，實現最優能耗，提高無人機遍歷效率的效果。

為了實現上述功能，本發明實施例主要提供如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供了一種無人機路徑的規劃方法，該方法包括：

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，得到新的交叉后的染色體；

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。

可選的，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；