[發明專利]一種基于遙感任務的凹多邊形區域無人機航跡規劃

有效

• 申請號: 202110500864.X
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113220027B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 劉旭林;趙紅穎;程印乾;李芹
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京一枝筆知識產權代理事務所(普通合伙) 11791
• 代理人: 張慶瑞

本發明公開了一種基于遙感任務的凹多邊形區域無人機航跡規劃，該方法針對具體的遙感任務成圖需求進行了多架次無人機的航跡規劃，給出了具體的航拍點的信息，并在確保觀測區域全覆蓋的情況下保證了總航程最短。本發明提供的一種基于遙感任務的凹多邊形區域無人機航跡規劃，基于遙感任務的航跡規劃(多載荷、多飛行器、實際的地理底圖、航向重疊度、旁向重疊度、分辨率等)，考慮了地理底圖與航跡規劃對應航拍點的獲取，可以滿足遙感任務的需求，更具實際性。本發明慮了無人機飛行過程中航拍影像的拍攝及后期的圖像拼接，作用效果顯著，適于廣泛推廣。

技術領域

本發明涉及航跡規劃技術領域，特別涉及，一種基于遙感任務的凹多邊形區域無人機航跡規劃。

背景技術

現有的無人機航跡規劃有多種不同的應用場景，目前提出的很多無人機航跡規劃算法都沒有考慮遙感任務的特殊性，僅是站在無人機飛行的角度來考慮，它們以無人機的轉彎半徑來計算無人機航帶間的間隔，這種算法無法適用于遙感任務。

目前對于無人機航跡規劃的算法，大多是停留在凸多邊形的范疇中進行考慮的，也有少部分人研究了凹多邊形的航跡規劃，其中大多都考慮用掃描線法來作為基本算法，但是現有的算法比較樸素，屬于理想的情況，而且不支持多架次的無人機航跡規劃。現有的無人機航跡規劃目前沒有考慮到具體的無人機飛行器參數和載荷的參數，這些對于遙感觀測后期的成圖也非常重要。

針對上述問題，設計一種航跡規劃方法，解決現有技術所存在的無法適用于遙感任務，算法樸素且屬于理想的情況，不支持多架次的無人機航跡規劃的問題。

發明內容

針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在于，提供一種基于遙感任務的凹多邊形區域無人機航跡規劃，以解決現在技術所存在的無法適用于遙感任務，算法樸素且屬于理想的情況，不支持多架次的無人機航跡規劃的問題。

本發明提供了一種基于遙感任務的凹多邊形區域無人機航跡規劃，具體步驟包括：

步驟1、獲取目標飛行區域及飛行器相關信息的基本參數，所述基本參數包括任務區域的尺寸、飛行方向、期望旁向重疊度、期望航向重疊度、區域最大允許飛行高度；

步驟2、根據獲取的基本參數，獲取飛行過程中涉及的相關參數，所述相關參數包括實際飛行方向、實際飛行高度、實際航向重疊度、實際旁向重疊度、實際航向拍攝間隔、實際旁向拍攝間隔、實際偏航距離；

步驟3、基于飛行區域與航帶信息，獲取航線端點集合，將目標飛行區域劃分為多個凸多邊形，并對小區域的多邊形進行合并；

步驟4、基于航向拍攝間隔獲取理想坐標系中的航線拍攝點，對航線拍攝點進行坐標轉換，得到正確坐標系中拍攝點的位置信息，依據先不同區域，再不同的航線的規則得到目標飛行區域上航線的列表信息；

步驟5、根據飛行器參數，將航拍點分配到對應飛行器上；

步驟6、判斷航跡規劃結果信息的合理性，最終獲取正確基本參數下的目標飛行區域航跡信息、飛行器分配的規劃結果。

優選地，所述步驟3的具體步驟包括：

步驟3.1、根據飛行區域信息，以目標飛行區域的中心為坐標原點，以飛行方向為x軸正方向，以與x軸垂直的方向為y軸，建立理想坐標系，將目標飛行區域從真實的地理坐標系轉移到理想的坐標系中；

步驟3.2、獲取旁向拍攝距離，得到合適的航向條帶，對“sar”傳感器增加飛回處理，即旁向拍攝間隔減半，增加飛回的條帶；

步驟3.3、獲取航線所在條帶與區域相交的邊界點；

步驟3.4、根據每條航帶上的交點信息，采用掃描線法對目標飛行區域進行凸多邊形的劃分，將目標飛行區域劃分為多個凸多邊形；