CN108303992A - 一种新型无人机航线规划方法 - Google Patents

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杨杰
马亮亮
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    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

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Abstract

本发明涉及一种新型无人机航线规划方法,其特征在于,包括以下步骤:软件自动生成航点文件;用户通过手动点击或坐标文件导入的方式生成航二维飞行轨迹文件;自动查询匹配飞行高度:根据用户输入航线的相对高度,软件查询对应航点的地面高程数据,对高程数据进行拟合运算,计算出安全飞行的绝对高度;自动检查高度合理性:满足飞行要求时输出航线文件,检查航线文件格式适用性。本发明的优点是,本发明对航点构成的航线进行智能检测,飞行过程中有高于飞机飞行高度的山或地表能防止航点间距离过长;防止航点间隔太短,飞行高度变化太大,对地面高度变化大的区段进行滤波处理,减小飞机没有必要的爬升和下降,降低飞机的能源损耗。

Description

一种新型无人机航线规划方法
技术领域
本发明涉及无人机航测领域,具体涉及一种新型无人机航线规划方法。
背景技术
随着我国无人机制造业的高速发展,无人机在航测、电力巡线、天然气(石油)管道巡检、森林防火、抢险救灾、智慧城市等领域快速成长,无人机飞行的安全显得尤为重要。
目前无人机都采用自动驾驶的飞控系统,无人机自动驾驶的安全主要在于动力能源系统、航电控制系统、航线设计、人员操控等方面。目前飞控系统自带的航线规划软件基本都是基于二维平面地图上规划航线,适用于无人机土地测绘,而针对于电力巡线、天然气(石油)管道巡线、应急抢险指挥、林业巡查等航线规划却存在很大的弊端和安全风险。
现有技术中,地面操作人员通过二维地图规划出的航线轨迹,轨迹数据中只包含平面经纬度坐标,无法设置航线的相对航高,只能通过在相应软件中获取航点的高程数据,再人为根据每个坐标点的高程数据设置每个航点的高度;对操作人员要求很高、工作量大、极易出现无人机飞行高度过低导致飞机撞山的风险。一方面,无人机与任务设备价值昂贵,有可能造成巨大的经济损失;另外一方面,无法保证飞机事故后对第三方造成损失。
因此,我们通过现有技术研究及整合,针对无人机航线设计提出一种新的安全合理的解决方案。
现有中国专利文件CN1079037829A公布了一种集群无人机航线规划方法,其主要解决的问题是:提前规划每一台无人机的飞行作业航线,避免多台无人机在同空域同时作业时航线冲突,重复作业或部分区域无作业,飞行混乱的问题,与本发明解决的问题不同。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题,提供一种新型无人机航线规划方法,用户只需要输入飞行路径和相对高度,软件即可完成航线高度的设计及合理性判断检查,可极大的降低了飞行的风险,降低人工编辑大量航点海拔高度的工作量。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种新型无人机航线规划方法,包括以下步骤:
(a)软件自动生成航点文件;
(b)用户通过手动点击或坐标文件导入的方式生成航二维飞行轨迹文件;
(c)自动查询匹配飞行高度:
根据用户输入航线的相对高度,软件查询对应航点的地面高程数据,对高程数据进行拟合运算,计算出安全飞行的绝对高度;
(d)自动检查高度合理性:
①对航点构成的航线按照进行高度检查;
②对地面高度变化大的区段进行滤波处理;
③根据飞机的的爬升率和下降率检查航线的爬升率和下降率是否满足要求;
④任务航线距离地面高度低于安全高度警示,提示用户是否确定飞行;
(e)满足飞行要求时输出航线文件,检查航线文件格式适用性。
进一步的,所述步骤(c)中拟合运算的公式为:飞行海拔高度=地面高程+飞行高度。
进一步的,所述步骤(g)中航线文件采用常规标准航线文件格式:nav、kml、kmz、txt、Excel进行存储。
进一步的,本方法适用任何航电系统嵌套使用。
本发明的有益效果在于:
本发明对航点构成的航线进行智能检测,防止航点间距离过长地面高程增高,飞机撞山;防止航点间隔太短,飞行高度变化太大;对地面高度变化大的区段进行滤波处理,防止地形变化较大,飞机的爬升率和下降率无法达到,可能导致的飞机没有爬升至安全高度发生事故;另外一方面,可以降低飞机的油耗,提高无人机续航能力。用户只需要输入飞行路径和相对高度,软件即可完成航线高度的设计及合理性判断检查,可极大的降低了飞行的风险,降低人工编辑大量航点海拔高度的工作量;本系统适用任何航电系统嵌套使用,具有广泛的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统工作流程图;
图2为本发明实施例数据曲线图。
具体实施方式
如图1所示的一种新型无人机航线规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)软件自动生成航点文件;
(b)用户通过手动点击或坐标文件导入的方式生成航二维飞行轨迹文件;
(c)自动查询匹配飞行高度:
根据用户输入航线的相对高度,软件查询对应航点的地面高程数据,对高程数据进行拟合运算,计算出安全飞行的绝对高度(由于飞机上的定位设备采用卫星定位,高度基准为海平面,因此飞机的飞行高度均为绝对高度,即海拔高度);
(d)自动检查高度合理性:
①对航点构成的航线按照按照一定的频率进行高度检查,防止航点间距离过长地面高程增高,飞机撞山;
②对地面高度变化大的区段进行滤波处理(去掉高度的高峰和低谷),防止地形变化较大,一方面,无人机无法按照地形变化相对飞行,坡度太大,飞机的爬升率和下降率无法达到,可能导致飞机没有爬升至安全高度而撞山;另外一方面,可以降低飞机的油耗,提高无人机续航能力。
③根据飞机的的爬升率和下降率检查航线的爬升率和下降率是否满足要求;
④任务航线距离地面高度低于安全高度警示,提示用户是否确定飞行;
(e)满足飞行要求时输出航线文件,检查航线文件格式适用性,航线文件采用常规标准航线文件格式:nav、kml、kmz、txt、Excel进行存储。
进一步的,所述步骤(c)中拟合运算的公式为:飞行海拔高度=地面高程+飞行高度。
进一步的,本方法适用任何航电系统嵌套使用。
实施例:
如图2所示为海拔最低160米,最高1684米,平均658米的高度,无人机飞行距离为128公里,经过滤波处理后的图像。其工作步骤为:
(a)软件自动生成航点文件;
(b)用户通过手动点击生成航二维飞行轨迹文件;
(c)自动查询匹配飞行高度;
用户输入航线的相对高度,软件查询对应航点的地面高程数据,对高程数据进行拟合运算:飞行海拔高度=地面高程+飞行高度,计算出安全飞行的绝对高度(由于飞机上的定位设备采用卫星定位,高度基准为海平面,因此飞机的飞行高度均为绝对高度,即海拔高度);
(d)自动检查高度合理性:
①对航点构成的航线按照航线长度每隔50米对地面高程获取、查询,防止航点间距离过长地面高程增高,飞机撞山;
②对地面高度变化大的区段进行滤波处理(去掉高度的高峰和低谷),防止地形变化较大,一方面,无人机无法按照地形变化相对飞行,坡度太大,飞机的爬升率和下降率无法达到,可能导致飞机没有爬升至安全高度而撞山;另外一方面,可以降低飞机的油耗,提高无人机续航能力。
③根据飞机的的爬升率和下降率检查飞行航线的爬升率和下降率是否满足要求;
④任务航线距离地面高度低于安全高度警示,提示用户是否确定飞行;
(e)满足飞行要求时输出航线文件,检查航线文件格式适用性,航线文件采用常规标准航线文件格式:nav、kml、kmz、txt、Excel进行存储。
本发明对航点构成的航线进行智能检测,防止航点间距离过长地面高程增高,飞机撞山;防止航点间隔太短,飞行高度变化太大;对地面高度变化大的区段进行滤波处理,防止地形变化较大,飞机的爬升率和下降率无法达到,可能导致的飞机没有爬升至安全高度发生事故;另外一方面,可以降低飞机的油耗,提高无人机续航能力。用户只需要输入飞行路径和相对高度,软件即可完成航线高度的设计及合理性判断检查,可极大的降低了飞行的风险,降低人工编辑大量航点海拔高度的工作量;本系统适用任何航电系统嵌套使用,具有广泛的适用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型无人机航线规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)软件自动生成航点文件;
(b)用户通过手动点击或坐标文件导入的方式生成航二维飞行轨迹文件;
(c)自动查询匹配飞行高度:
根据用户输入航线的相对高度,软件查询对应航点的地面高程数据,对高程数据进行拟合运算,计算出安全飞行的绝对高度;
(d)自动检查高度合理性:
①对航点构成的航线按照进行高度检查;
②对地面高度变化大的区段进行滤波处理;
③根据飞机的的爬升率和下降率检查航线的爬升率和下降率是否满足要求;
④任务航线距离地面高度低于安全高度警示,提示用户是否确定飞行;
(e)满足飞行要求时输出航线文件,检查航线文件格式适用性。
2.根据权利要求1所述的一种新型无人机航线规划方法,其特征在于,所述步骤(c)中拟合运算的公式为:飞行海拔高度=地面高程+飞行高度。
3.根据权利要求1所述的一种新型无人机航线规划方法,其特征在于,所述步骤(g)中航线文件采用常规标准航线文件格式:nav、kml、kmz、txt、Excel进行存储。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种新型无人机航线规划方法,其特征在于,其适用任何航电系统嵌套使用。
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