[發明專利]基于數字孿生的無人機自主起降巡航方法

有效

• 申請號: 202110674627.5
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113406968B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 孟偉;臧家瑤;楊遠林
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張生梅

本發明公開了一種基于數字孿生的無人機自主起降巡航方法，將其創建在信息化平臺上，從而使無人機在無法實現檢測定位的情況下完成自主起降；引入大數據云平臺對已經建立的場景模型進行在線優化，針對服務在線升級，引入物聯網，實現現實中的無人機信息與虛擬場景中無人機進行實時高效實時交互，解決了無人機中信息化程度較低、數據采集具有延滯性、過于依賴操控手的飛行經驗進行決策等現象是推動無人機向智能化發展的核心問題，實現高精度的人機交互，實現多傳感器融合進行信息處理，達到遠程高精度處理無人機信息，減少無人機本身的計算量，使得無人機更加安全、高效。

技術領域

本發明涉及數字孿生技術，具體涉及一種基于數字孿生的無人機自主起降巡航方法。

背景技術

隨著時代的進步，科技的發展，無人機被廣泛應用于各個領域，同時新興的數字孿生技術也逐漸充斥著人們的生活，數字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。數字孿生是一種超越現實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統的數字映射系統。數字孿生是個普遍適應的理論技術體系，可以在眾多領域應用，目前在產品設計、產品制造、醫學分析、工程建設等領域應用較多。目前在國內應用最深入的是工程建設領域，關注度最高、研究最熱的是智能制造領域。在工業，物流服務行業往往需要遠程無人機自主完成任務，這是一項艱巨的任務，常規的無人機操控流程如下：

(1)首先，控制端針對控制任務，設計飛行路線，發送命令并傳輸給無人機。(2)其次，無人機接收到控制端傳來的信號，執行飛行任務。(3)再者，無人機傳不間斷的傳輸信息至終端。(4)最后，終端把信息反饋給控制端，控制端進行對比，再次進行命令傳輸至無人機，形成負反饋。

目前隨著控制技術的發展，很多優秀的算法應用于無人機自主起降上，在實驗驗證中取得了非常好的效果，但是這些都是在現實的環境下進行的無人機自主起降巡航，雖然大大降低了人力物力的需要，但是針對復雜的地形，惡劣的天氣仍然不能滿足當下的需要，其安全、效率方面存在很大的隱患，針對一些相對于狹小，復雜的地理環境難以利用跟蹤檢測算法進行自校正，自學習。

其次就是雖然近些年算法的進一步發展，SLAM技術的應用，魯棒控制濾波的發展，使得無人機在控制方面效果顯著提高，但是針對于環境應變，物體辨識，以及無人機承受大量的計算，其在進行自主起降，定點巡航方面存在很大的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于數字孿生的無人機自主起降巡航方法，利用數字孿生技術完成云平臺搭建并在云端操控無人機群遠程進行自主起飛、降落及巡航。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種基于數字孿生的無人機自主起降巡航方法，包括以下步驟：

步驟1，搭建無人機3D模型以及場景。

使用模擬端建立3D無人機模型、傳感器模型以及室內室外場景模型，將建立的無人機模型進行標注，并且設置無人機模型以及室內室外場景的建筑物的3D剛體、角色控制器以及對所有的場景設置位置，著色背景，針對無人機模型加碰撞器，設置旋翼，對無人機模型進行位置布控以及無人機模型局部渲染和貼圖；

步驟2，設計無人機起飛降落

針對建立的無人機模型設計起飛降落，編寫Script腳本對無人機模型進行控制，根據之前的無人機模型標注，按照標注編寫Script腳本，在腳本中定義鍵盤按鍵，鼠標聚焦，從而更方便地控制無人機的航線，完成虛擬漫游程序實現虛擬視野在所建立場景中的移動與切換；

步驟3，模擬端下的傳感器模擬