发明内容
本发明的主要目的在于提出一种无人机巡航方法及装置,旨在实现无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性。
为实现上述目的,本发明提供的一种无人机巡航方法,包括:
获取二维地理信息基础数据,将所述二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;
基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;
根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线。
优选地,所述获取二维地理信息基础数据的步骤之前还包括:
构建三维GIS基础平台。
优选地,所述根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线的步骤之后还包括:
根据当前巡航场景,调用对应的巡查航线,控制无人机进行巡视作业。
优选地,所述基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线的步骤包括:
通过影像识别技术识别出所述三维GIS数据中的巡查对象,生成矢量拓扑面或线;或者
获取预先存在的巡查对象三维拓扑面或线,将所述预先存在的巡查对象三维拓扑面或线加载到所述三维GIS数据中,生成矢量拓扑面或线;或者
根据所述三维GIS数据绘制所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
优选地,所述根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线的步骤包括:
从所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线中获取巡查对象的边界坐标集合,并从所述巡查对象的边界坐标集合获取所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合;
根据所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合,计算出所述巡查对象的长边界设定特征三维线坐标集;
以所述巡查对象的长边界设定特征三维线坐标集为基准,计算各航线轨迹。
本发明实施例还提出一种无人机巡航装置,包括:
获取模块,用于获取二维地理信息基础数据,将所述二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;
构建模块,用于基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;
计算生成模块,用于根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线。
优选地,所述构建模块,还用于构建三维GIS基础平台。
优选地,所述装置还包括:
控制模块,用于根据当前巡航场景,调用对应的巡查航线,控制无人机进行巡视作业。
优选地,所述构建模块,还用于通过影像识别技术识别出所述三维GIS数据中的巡查对象,生成矢量拓扑面或线;或者获取预先存在的巡查对象三维拓扑面或线,将所述预先存在的巡查对象三维拓扑面或线加载到所述三维GIS数据中,生成矢量拓扑面或线;或者根据所述三维GIS数据绘制所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
优选地,所述计算生成模块,还用于从所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线中获取巡查对象的边界坐标集合,并从所述巡查对象的边界坐标集合获取所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合;根据所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合,计算出所述巡查对象的长边界设定特征三维线坐标集;以所述巡查对象的长边界设定特征三维线坐标集为基准,计算各航线轨迹。
本发明提出的一种无人机巡航方法及装置,通过获取二维地理信息基础数据,将二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;根据无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成无人机的巡查航线,以便无人机选择相应的巡查航线进行巡查,由此,实现了无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性,解决了公路、河流等不易于实时对无人机进行操控的区域的自动巡视问题,同时也解决了高压线、管道等具危险性需要经常性巡视任务的自动作业问题。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是:通过获取二维地理信息基础数据,将二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS(Geographic Information System或Geo-Information system,地理信息系统)基础平台上,生成三维GIS数据;基于生成的三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;根据无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成无人机的巡查航线,以便无人机选择相应的巡查航线进行巡查,由此,实现无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性,解决公路、河流等不易于实时对无人机进行操控的区域的自动巡视问题,同时也解决高压线、管道等具危险性需要经常性巡视任务的自动作业问题。
本发明实施例考虑到:现有技术中,针对无人机的自动飞行是依据人工提前绘制的航线执行飞行任务,且在实际执行紧急飞行任务时人工绘制航线会耽误一定的时间。另外,人工对地图的判别存在较大的精度误差,第一次绘制航线保存任务后再次执行任务进行任务更改时比较麻烦,要想完成一次较前次飞行较大区别的任务必须提前重新绘制和更改航线,因此自动化程度比较低。
由此,本发明实施例提出解决方案,可以实现无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性。
本发明实施例还考虑到:针对公路、河流、高压线、管道等执行自动化巡视,其中一个特点就是这些线型地表或地下部件都已经存在或者很方便制作非常精确的矢量区域拓扑块,可以对公路、河流、高压线及管道执行单次高精度以及分次区别化高精度的巡视作业,而且非常方便。自动化航线绘制可以充分利用现有的这些有利条件,而目前的在人工地图上简单绘制航线的方式则无法达到这种效果。
具体地,如图1所示,本发明第一实施例提出一种无人机巡航方法,包括:
步骤S101,获取二维地理信息基础数据,将所述二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;
本实施例方案主要应用于无人机上,该无人机可以是各种无人驾驶的飞行器,也可以是无人驾驶的轮船、汽车等,即无人驾驶的海陆空都可以。例如,应用于无人机对地图上的公路区域执行自动巡视、无人机对地图上的狭长水域或河流执行自动巡视、无人机对地图上的高压线、输电线、燃气管道执行自动巡视;无人轮船对地图上的狭长水域或河流执行自动巡游;无人驾驶汽车对地图上的公路执行自动驾驶方向及路线选择,等等。
具体地,本实施例方案需要借助地图矢量拓扑区域控制无人机沿公路、河流、高压线等执行自动巡视作业,因此,首先需要借助地图矢量拓扑面或线,生成无人机的巡查航线,以便无人机选择相应的巡查航线执行自动巡视作业;其中,拓扑面是由拓扑线形成的封闭形状。
为了生成无人机的巡查航线,首先,获取二维地理信息基础数据,将所述二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据。
其中,三维GIS基础平台的构建,可以采用如ARCGIS、SKYLINE、WORLDWIND等三维GIS平台,或设计算法由全球平面计算球面投影,搭建GIS基础平台框架。
二维地理信息基础数据采用已知的相关二维地形地貌等地理数据,将二维地形地貌载入到三维GIS基础平台上。
具体可以利用现有的二维基础数据投影到三维球面上生成三维可浏览的三维GIS数据。
步骤S102,基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;
具体地,可以采用以下三种方式(当然也可以不限于以下三种方式)构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
第一种方式:
通过影像识别技术识别出上述三维GIS数据中的巡查对象(道路、河流、高压线、管道等),生成矢量拓扑面或线。
此外,考虑到影像识别有一定的识别误差,因此,可以对识别出的数据做适量的修正。
第二种方式:
获取预先存在的巡查对象三维拓扑面或线,将该预先存在的巡查对象三维拓扑面或线加载到三维GIS数据中,生成矢量拓扑面或线。
此种方式考虑到:在通常的工程建设或现有数据中已经存在巡查对象拓扑面或线的情况下,可以将巡查对象三维拓扑面直接加入到三维平台中即可。
第三种方式:
根据三维GIS数据直接绘制无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
具体地,可以利用三维GIS数据中的影像数据人工识别绘制巡查对象的三维拓扑面或线,其中三维包括巡查对象的高度、位置信息,各巡查对象的高度、位置信息均可以在三维GIS数据中获取。
其中,为了提高计算的准确度,可以对获取的巡查对象的高度、位置信息进行修正,比如:所获取的巡查对象的高度为100,则在绘制巡查对象的三维拓扑面或线时,需要100+一预设高度作为巡查高度。
步骤S103,根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线。
最后,以无人机巡查对象的矢量拓扑面或线为基础,自动计算出各种可能的巡查航线。在计算时,可以将巡查对象的三维拓扑面或线以纵轴中心线或侧边界线为基准自动计算出各种巡航偏离值、姿态、方向下的航线轨迹,并可以将航线轨迹数据存储在数据库中,便于无人机自动调用数据库中的各种巡航数据以实现无人干涉的自动巡视作业。
更为具体地,首先,从所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线中获取巡查对象的边界坐标集合,并从所述巡查对象的边界坐标集合获取所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合;
然后,根据所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合,计算出所述巡查对象的长边界设定特征三维线(可以是巡查对象的长边界中心三维线和侧边界线,用户可以根据需要选择巡查方式)坐标集;
最后,以巡查对象的长边界设定特征三维线坐标集为基准,计算各航线轨迹。
以巡查对象的长边界中心三维线为例(以边界线巡查也是同理),首先,取出矢量拓扑面的边界坐标集合以及两侧长边界的坐标集合。
然后,计算巡查对象长边界中心三维线坐标集,具体根据两侧长边界的坐标集合计算出巡查对象长边界中心三维线坐标集。
最后,在巡查边界线内计算各种需要的可能巡查路线并存入数据库,具体以巡查对象长边界中心三维线为基准计算各种需要的可能巡查路线,且使巡查路线位于巡查对象的巡查边界线内,将各种可能需要的巡查路线存入数据库中以备调用。
本实施例通过上述方案,具体通过获取二维地理信息基础数据,将二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;根据无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成无人机的巡查航线,以便无人机选择相应的巡查航线进行巡查,由此,实现了无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性,解决了公路、河流等不易于实时对无人机进行操控的区域的自动巡视问题,同时也解决了高压线、管道等具危险性需要经常性巡视任务的自动作业问题。
如图2所示,本发明第二实施例提出一种无人机巡航方法,基于上述图1所示的实施例,在上述步骤S103:根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线之后还包括:
步骤S104,根据当前巡航场景,调用对应的巡查航线,控制无人机进行巡视作业。
相比上述实施例,本实施例还包括调用巡查航线,控制无人机进行巡视作业的方案。
具体地,可以根据无人机的类型,以及当前巡航场景需要,从数据库中调用对应的巡查航线,控制无人机进行巡视作业,由此,借助地图矢量拓扑区域实现控制无人机沿公路、河流、高压线等执行自动巡视作业。
本实施例通过上述方案,实现了无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性,解决了公路、河流等不易于实时对无人机进行操控的区域的自动巡视问题,同时也解决了高压线、管道等具危险性需要经常性巡视任务的自动作业问题。
对应地,提出本发明无人机巡航装置实施例。
本实施例无人机巡航装置可以独立于无人机设置,也可以设置在无人机上。
如图3所示,本发明第一实施例提出一种无人机巡航装置,包括:获取模块201、构建模块202及计算生成模块203,其中:
获取模块201,用于获取二维地理信息基础数据,将所述二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;
构建模块202,用于基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;
计算生成模块203,用于根据所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成所述无人机的巡查航线。
进一步地,所述构建模块202,还用于构建三维GIS基础平台。
本实施例方案主要应用于无人机上,该无人机可以是各种无人驾驶的飞行器,也可以是无人驾驶的轮船、汽车等,即无人驾驶的海陆空都可以。例如,应用于无人机对地图上的公路区域执行自动巡视、无人机对地图上的狭长水域或河流执行自动巡视、无人机对地图上的高压线、输电线、燃气管道执行自动巡视;无人轮船对地图上的狭长水域或河流执行自动巡游;无人驾驶汽车对地图上的公路执行自动驾驶方向及路线选择,等等。
具体地,本实施例方案需要借助地图矢量拓扑区域控制无人机沿公路、河流、高压线等执行自动巡视作业,因此,首先需要借助地图矢量拓扑面或线,生成无人机的巡查航线,以便无人机选择相应的巡查航线执行自动巡视作业。
为了生成无人机的巡查航线,首先,获取二维地理信息基础数据,将所述二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS(Geographic Information System或Geo-Information system,地理信息系统)基础平台上,生成三维GIS数据。
其中,三维GIS基础平台的构建,可以采用如ARCGIS、SKYLINE、WORLDWIND等三维GIS平台,或设计算法由全球平面计算球面投影,搭建GIS基础平台框架。
二维地理信息基础数据采用已知的相关二维地形地貌等地理数据,将二维地形地貌载入到三维GIS基础平台上。
具体可以利用现有的二维基础数据投影到三维球面上生成三维可浏览的三维GIS数据。
之后,基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
具体地,可以采用以下三种方式(当然也可以不限于以下三种方式)构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
第一种方式:
通过影像识别技术识别出上述三维GIS数据中的巡查对象(道路、河流、高压线、管道等),生成矢量拓扑面或线。
此外,考虑到影像识别有一定的识别误差,因此,可以对识别出的数据做适量的修正。
第二种方式:
获取预先存在的巡查对象三维拓扑面或线,将该预先存在的巡查对象三维拓扑面或线加载到三维GIS数据中,生成矢量拓扑面或线。
此种方式考虑到:在通常的工程建设或现有数据中已经存在巡查对象拓扑面或线的情况下,可以将巡查对象三维拓扑面直接加入到三维平台中即可。
第三种方式:
根据三维GIS数据直接绘制无人机巡查对象的矢量拓扑面或线。
具体地,可以利用三维GIS数据中的影像数据人工识别绘制巡查对象的三维拓扑面或线,其中三维包括巡查对象的高度、位置信息,各巡查对象的高度、位置信息均可以在三维GIS数据中获取。
其中,为了提高计算的准确度,可以对获取的巡查对象的高度、位置信息进行修正,比如:所获取的巡查对象的高度为100,则在绘制巡查对象的三维拓扑面或线时,需要100+一预设高度作为巡查高度。
最后,以无人机巡查对象的矢量拓扑面或线为基础,自动计算出各种可能的巡查航线。在计算时,可以将巡查对象的三维拓扑面或线以纵轴中心线或侧边界线为基准自动计算出各种巡航偏离值、姿态、方向下的航线轨迹,并可以将航线轨迹数据存储在数据库中,便于无人机自动调用数据库中的各种巡航数据以实现无人干涉的自动巡视作业。
更为具体地,首先,从所述无人机巡查对象的矢量拓扑面或线中获取巡查对象的边界坐标集合,并从所述巡查对象的边界坐标集合获取所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合;
然后,根据所述巡查对象的两侧长边界的坐标集合,计算出所述巡查对象的长边界设定特征三维线(可以是巡查对象的长边界中心三维线和侧边界线,用户可以根据需要选择巡查方式)坐标集;
最后,以巡查对象的长边界设定特征三维线坐标集为基准,计算各航线轨迹。
以巡查对象的长边界中心三维线为例(以边界线巡查也是同理),首先,取出矢量拓扑面的边界坐标集合以及两侧长边界的坐标集合。
然后,计算巡查对象长边界中心三维线坐标集,具体根据两侧长边界的坐标集合计算出巡查对象长边界中心三维线坐标集。
最后,在巡查边界线内计算各种需要的可能巡查路线并存入数据库,具体以巡查对象长边界中心三维线为基准计算各种需要的可能巡查路线,且使巡查路线位于巡查对象的巡查边界线内,将各种可能需要的巡查路线存入数据库中以备调用。
本实施例通过上述方案,具体通过获取二维地理信息基础数据,将二维地理信息基础数据载入到预先构建的三维GIS基础平台上,生成三维GIS数据;基于生成的所述三维GIS数据,构建无人机巡查对象的矢量拓扑面或线;根据无人机巡查对象的矢量拓扑面或线,计算生成无人机的巡查航线,以便无人机选择相应的巡查航线进行巡查,由此,实现了无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性,解决了公路、河流等不易于实时对无人机进行操控的区域的自动巡视问题,同时也解决了高压线、管道等具危险性需要经常性巡视任务的自动作业问题。
如图4所示,本发明第二实施例提出一种无人机巡航装置,所述装置还包括:
控制模块204,用于根据当前巡航场景,调用对应的巡查航线,控制无人机进行巡视作业。
相比上述实施例,本实施例还包括调用巡查航线,控制无人机进行巡视作业的方案。
具体地,可以根据无人机的类型,以及当前巡航场景需要,从数据库中调用对应的巡查航线,控制无人机进行巡视作业,由此,借助地图矢量拓扑区域实现控制无人机沿公路、河流、高压线等执行自动巡视作业。
本实施例通过上述方案,实现了无人机航线的自动绘制,提高航线绘制的灵活性及无人机飞行的调度灵活性,解决了公路、河流等不易于实时对无人机进行操控的区域的自动巡视问题,同时也解决了高压线、管道等具危险性需要经常性巡视任务的自动作业问题。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。