CN108502198A - 固定翼无人机城区起降点选取方法 - Google Patents
固定翼无人机城区起降点选取方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明所用的选取系统包括数据库模块,还包括依次相连的测区范围确定模块、实地勘测模块、数据处理模块和校正提醒模块;本发明固定翼无人机城区起降点选取方法,包括设定无人机起降点高差L的步骤、起降区域预选步骤、起降区域优选步骤、确定起降点并实施校正步骤的步骤;本发明实时高效、精度高、控制度好,根据选取原则快速地实现了城区环境中起降点的优选,大大提高了固定翼无人机航测精度,考虑到了起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10‑20m的前提条件,设定了防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤,极大程度的降低了起降误差,确保无人机的安全起降,大大降低了无人机的航测成本,减少了工作量,更适合推广。
Description
技术领域
本发明属于无人机航测技术领域,涉及固定翼无人机起降技术,更具体地说,涉及固定翼无人机城区起降点选取方法。
背景技术
众所周知,固定翼无人机航测范围广,速度快,效率高,在地形等测绘方面的应用越来越广,但是由于其固定翼的属性,该种类无人机对降落地点的要求也更加严苛。天宝UX5无人机需要至少长五十米宽三十米的平地,最佳选择四周空旷、相对柔软且无石块等硬物的田地,尽量避免水泥路面的硬着陆。执行测绘任务时,难免遇见较为复杂的地形条件,无法找到大面积的空地,这对无人机的安全降落极为不利。在城区中,高层建筑和城中绿化等都会阻碍无人机的安全起降。起降点的选取需要花费大量时间,导致人力物力的浪费。另外,现有的无人机城区起降点选取方法中,都是针对比较理想的城区环境状态,对于城区环境没有做特别细致的分类处理,也没有应对突发天气情况影响的措施;最重要的,现有的无人机城区起降点选取方法,没有专门的航测校正措施,无人机容易偏离预定着陆点,不能很好、很精确的进行城区安全起降。
发明内容
有鉴于此,为解决上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种固定翼无人机城区起降点选取方法,实时高效、精度高、控制度好,根据选取原则快速地实现了城区环境中起降点的优选,大大提高了固定翼无人机航测精度,考虑到了起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m的前提条件,设定了防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤,极大程度的降低了起降误差,确保无人机的安全起降,大大降低了无人机的航测成本,减少了工作量,更适合推广。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:
固定翼无人机城区起降点选取方法,该选取方法所用的选取系统包括数据库模块,还包括依次相连的测区范围确定模块、实地勘测模块、数据处理模块和校正提醒模块,所述测区范围确定模块、实地勘测模块、数据处理模块、校正提醒模块分别与所述数据库模块连接;
该选取方法,包括以下步骤:
S1:数据库模块设定无人机起降点的高差为L;
S2:查询测区地图,所述测区范围确定模块在测区内、外分别预选若干处地势平坦无杂物、四周无较高障碍物的开阔地,将之作为起降区域,并对起降区域进行对比分析、优选:
S21:若测区内平坦、地面无碎石、无茎叶韧性高的植被,则避开混凝土或沥青路面上硬着陆,测区范围确定模块选取草地和农田作为起降区域A;
S22:基于S21,若测区附近无高层建筑、无高大障碍物、无高大树木、上空无电线网,则测区范围确定模块将之选取为起降区域B;
S23:基于S22,若测区内、外均不能满足起降点高差L,则测区范围确定模块另选适宜的起降区域C;
S24:基于S23,另选的起降点切忌有水塘、河流等水域;
S3:实地勘测模块和数据处理模块对预选的测区内、外的多个起降区域分别进行实地考察、测量、计算,规划出每个起降区域内具备良好条件的起降点,将确定后的若干个起降点在测区地图上进行标注,数据处理模块调用数据库模块实施防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤:
S31:将单个的起降区域看成空间三维模型,以起降区域的任意一端点为坐标原点O,数据库模块定义无人机起飞点的空间坐标为P1(x1,y1,z1),无人机降落点的空间坐标为P2(x2,y2,z2),起降区域A、B、C的个数分别为n1、n2、n3,起降点的总个数为N;
S32:对应每个起降区域分别对无人机设定校正公式:;
S33:实地勘测模块经实地考察后,数据处理模块通过测量、计算并进行数据记录n1、n2、n3、N,在保证满足的条件下进行实时的起降校正,并在测区地图上标注起飞点P1、降落点P2,数据库模块保存最新数据和校正结果,同时校正提醒模块更新校正记录并进行实时校正提醒,完成无人机的安全起飞和降落。
进一步的,所述步骤S32中的校正公式:,其中,,,。
进一步的,所述步骤S24中,另选的起降点还受气候和风向的影响。
进一步的,所述起降区域A、B、C的长度均大于50m、宽度均大于30m。
进一步的,所述无人机起降点的高差L每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m。
进一步的,所述数据库模块用于保存实地考察数据、选取公式、起降点高差和选取历史记录;
所述测区范围确定模块用于对测区区域中满足条件的起降区域进行确定、分类;所述测区范围确定模块包括相连的分区单元和分类处理单元;
所述实地勘测模块用于对每个起降区域分别进行实地考察、测量,并将测量的勘测数据传输给所述数据处理模块;
所述数据处理模块用于输入数据的计算、处理、更新和传输;
所述校正提醒模块用于实时校正提醒和更新校正记录,所述校正提醒模块包括红外显示单元、语音提示单元。
进一步的,所述分区单元用于将测区区域分为不同情况的起降区域,并确定较佳起降区域;
所述分类处理单元用于归类不同情况的较佳起降区域,并分类管理和暂时保存起降区域、较佳起降区域、较佳起降点、最佳起降点的勘测数据;
所述红外显示单元用于无人机航测更新的红外图像提醒;
所述语音提示单元用于无人机航测更新的语音提醒。
本发明的有益效果是:
本发明的固定翼无人机城区起降点选取方法,实时高效、精度高、控制度好,根据选取原则快速地实现了城区环境中起降点的优选,大大提高了固定翼无人机航测精度,考虑到了起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m的前提条件,设定了防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤,极大程度的降低了起降误差,确保无人机的安全起降,大大降低了无人机的航测成本,减少了工作量,更适合推广;
其中,校正公式是两条光滑的反映变化趋势的曲线,两条变化曲线相互影响并相互牵制,能够很直观、明了、高效、精确的反映和实现在高差要求的前提下,即起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m的前提条件,保证无人机不偏离预定着陆点并严格按照起降点选取方法实现安全起降的良好效果,更符合航测标准;
另外,该选取方法所用的选取系统,各个模块分工明确、相互配合、逻辑紧密、精确高效,实现了与无人机航测系统的实时通讯,保证了该选取方法合理、有效地实施。
附图说明
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,下面将对实施例或现有技术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的一些实施例,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为本发明的系统原理框图;
图2为本发明的方法流程框图。
附图标记:1、数据库模块,2、测区范围确定模块,201、分区单元,202、分类处理单元,3、实地勘测模块,4、数据处理模块,5、校正提醒模块,501红外显示单元,502、语音提示单元。
具体实施方式
下面给出具体实施例,对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明固定翼无人机城区起降点选取方法,如图1所示,该选取方法所用的选取系统包括数据库模块1,还包括依次相连的测区范围确定模块2、实地勘测模块3、数据处理模块4和校正提醒模块5,所述测区范围确定模块2、实地勘测模块3、数据处理模块4、校正提醒模块5分别与所述数据库模块1连接;
如图2所示,该选取方法,包括以下步骤:
S1:数据库模块1设定无人机起降点的高差为L;
S2:查询测区地图,所述测区范围确定模块2在测区内、外分别预选若干处地势平坦无杂物、四周无较高障碍物的开阔地,主要可以寻找以下几类地点:城市的体育场、公园等地势开阔的地点,以及测区周边的农田等,将之作为起降区域,并对起降区域进行对比分析、优选:
S21:若测区内平坦、地面无碎石、无茎叶韧性高的植被,则避开混凝土或沥青路面上硬着陆,测区范围确定模块2选取草地和农田作为起降区域A;进一步的,起降区域A只要是测区内松软的土地,并且尺寸上满足起降区域的要求,即长度大于50m、宽度大于20m,一般选择体育场和公园内比较松软的土地、草地;起降区域A要避开混凝土或沥青路面上硬着陆,混凝土或沥青路面容易减损无人机寿命;
S22:基于S21,若测区附近无高层建筑、无高大障碍物、无高大树木、上空无电线网,则测区范围确定模块2将之选取为起降区域B;其中,高大障碍物指的是,如信号塔、烟囱等;
S23:基于S22,若测区内、外均不能满足起降点高差L,则测区范围确定模块2另选适宜的起降区域C;
S24:基于S23,另选的起降点切忌有水塘、河流等水域;由于无人机忌水,起降点应避开水塘河流;另外,还要避免无人机受天气等多因素影响而在降落时掉入水中会导致损毁的问题;
S3:实地勘测模块3和数据处理模块4对预选的测区内、外的多个起降区域分别进行实地考察、测量、计算,规划出每个起降区域内具备良好条件的起降点,将确定后的若干个起降点在测区地图上进行标注,数据处理模块4调用数据库模块1实施防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤:
S31:将单个的起降区域看成空间三维模型,以起降区域的任意一端点为坐标原点O,即长度大于50m、宽度大于30m的矩形起降区域的其中一个顶点为坐标原点O,数据库模块1定义无人机起飞点的空间坐标为P1(x1,y1,z1),无人机降落点的空间坐标为P2(x2,y2,z2),起降区域A、B、C的个数分别为n1、n2、n3,起降点的总个数为N;
S32:对应每个起降区域分别对无人机设定校正公式:;进一步的,校正公式是两条光滑的反映变化趋势的曲线,两条变化曲线相互影响并相互牵制,能够很直观、明了、高效、精确的反映和实现在高差要求的前提下,即起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m的前提条件,保证无人机不偏离预定着陆点并严格按照起降点选取方法实现安全起降的良好效果,更符合航测标准;
S33:实地勘测模块3经实地考察后,数据处理模块4通过测量、计算并进行数据记录n1、n2、n3、N,在保证满足的条件下进行实时的起降校正,并在测区地图上标注起飞点P1、降落点P2,数据库模块1保存最新数据和校正结果,同时校正提醒模块5更新校正记录并进行实时校正提醒,完成无人机的安全起飞和降落。进一步的,该选取系统中的数据库模块1实时更新并保存校正历史记录,这样便于校正结果的比对、分析,进而快速、高效的找出适应于城区不同环境的不同起降区域的起降校正。
进一步的,所述步骤S32中的校正公式:,其中,,,。
进一步的,所述步骤S24中,另选的起降点还受气候和风向的影响。 另外,还要避免无人机受天气等多因素影响而在降落时掉入水中会导致损毁的问题。进一步的,所述步骤S24中,另选的起降点遇到水塘、河流等水域时,所述校正步骤中,增加定义参数:此种情况下,水域附近的风向常数为a、风力系数允许的最大值为b,则无人机的校正公式更新为:;其中,,,,a、b均为常数;在实际操作中,参数a、b由无人机航测系统自带的风向和风力测试仪实时监测获得。
进一步的,所述起降区域A、B、C的长度均大于50m、宽度均大于30m。
进一步的,所述无人机起降点的高差L每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m。
进一步的,所述数据库模块1用于保存实地考察数据、选取公式、起降点高差和选取历史记录;
所述测区范围确定模块2用于对测区区域中满足条件的起降区域进行确定、分类;所述测区范围确定模块2包括相连的分区单元201和分类处理单元202;
所述实地勘测模块3用于对每个起降区域分别进行实地考察、测量,并将测量的勘测数据传输给所述数据处理模块4;
所述数据处理模块4用于输入数据的计算、处理、更新和传输;
所述校正提醒模块5用于实时校正提醒和更新校正记录,所述校正提醒模块5包括红外显示单元501、语音提示单元502。
进一步的,所述分区单元201用于将测区区域分为不同情况的起降区域,并确定较佳起降区域;
所述分类处理单元202用于归类不同情况的较佳起降区域,并分类管理和暂时保存起降区域、较佳起降区域、较佳起降点、最佳起降点的勘测数据;
所述红外显示单元501用于无人机航测更新的红外图像提醒;
所述语音提示单元502用于无人机航测更新的语音提醒。
进一步的,校正提醒包括红外显示单元501的红外图像提醒和语音提示单元502的语音提醒,直观明了,便于全面检测问题。
进一步的,所述固定翼无人机的型号为天宝UX5等同类型的固定翼航测无人机。
综上所述,本发明的固定翼无人机城区起降点选取方法,实时高效、精度高、控制度好,根据选取原则快速地实现了城区环境中起降点的优选,大大提高了固定翼无人机航测精度,考虑到了起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m的前提条件,设定了防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤,极大程度的降低了起降误差,确保无人机的安全起降,大大降低了无人机的航测成本,减少了工作量,更适合推广;
其中,校正公式是两条光滑的反映变化趋势的曲线,两条变化曲线相互影响并相互牵制,能够很直观、明了、高效、精确的反映和实现在高差要求的前提下,即起降点的高差每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m的前提条件,保证无人机不偏离预定着陆点并严格按照起降点选取方法实现安全起降的良好效果,更符合航测标准;
另外,该选取方法所用的选取系统,各个模块分工明确、相互配合、逻辑紧密、精确高效,实现了与无人机航测系统的实时通讯,保证了该选取方法合理、有效地实施。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会根据实际情况有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:该选取方法所用的选取系统包括数据库模块(1),还包括依次相连的测区范围确定模块(2)、实地勘测模块(3)、数据处理模块(4)和校正提醒模块(5),所述测区范围确定模块(2)、实地勘测模块(3)、数据处理模块(4)、校正提醒模块(5)分别与所述数据库模块(1)连接;
该选取方法,包括以下步骤:
S1:数据库模块(1)设定无人机起降点的高差为L;
S2:查询测区地图,所述测区范围确定模块(2)在测区内、外分别预选若干处地势平坦无杂物、四周无较高障碍物的开阔地,将之作为起降区域,并对起降区域进行对比分析、优选:
S21:若测区内平坦、地面无碎石、无茎叶韧性高的植被,则避开混凝土或沥青路面上硬着陆,测区范围确定模块(2)选取草地和农田作为起降区域A;
S22:基于S21,若测区附近无高层建筑、无高大障碍物、无高大树木、上空无电线网,则测区范围确定模块(2)将之选取为起降区域B;
S23:基于S22,若测区内、外均不能满足起降点高差L,则测区范围确定模块(2)另选适宜的起降区域C;
S24:基于S23,另选的起降点切忌有水塘、河流等水域;
S3:实地勘测模块(3)和数据处理模块(4)对预选的测区内、外的多个起降区域分别进行实地考察、测量、计算,规划出每个起降区域内具备良好条件的起降点,将确定后的若干个起降点在测区地图上进行标注,数据处理模块(4)调用数据库模块(1)实施防止无人机偏离预定着陆点的校正步骤:
S31:将单个的起降区域看成空间三维模型,以起降区域的任意一端点为坐标原点O,数据库模块(1)定义无人机起飞点的空间坐标为P1(x1,y1,z1),无人机降落点的空间坐标为P2(x2,y2,z2),起降区域A、B、C的个数分别为n1、n2、n3,起降点的总个数为N;
S32:对应每个起降区域分别对无人机设定校正公式:;
S33:实地勘测模块(3)经实地考察后,数据处理模块(4)通过测量、计算并进行数据记录n1、n2、n3、N,在保证满足的条件下进行实时的起降校正,并在测区地图上标注起飞点P1、降落点P2,数据库模块(1)保存最新数据和校正结果,同时校正提醒模块(5)更新校正记录并进行实时校正提醒,完成无人机的安全起飞和降落。
2.根据权利要求1所述的固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:所述步骤S32中的校正公式:,其中,,,。
3.根据权利要求1所述的固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:所述步骤S24中,另选的起降点还受气候和风向的影响。
4.根据权利要求1所述的固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:所述起降区域A、B、C的长度均大于50m、宽度均大于30m。
5.根据权利要求1所述的固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:所述无人机起降点的高差L每增加1m,无人机降落时多向前飞行10-20m。
6.根据权利要求1所述的固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:所述数据库模块(1)用于保存实地考察数据、选取公式、起降点高差和选取历史记录;
所述测区范围确定模块(2)用于对测区区域中满足条件的起降区域进行确定、分类;所述测区范围确定模块(2)包括相连的分区单元(201)和分类处理单元(202);
所述实地勘测模块(3)用于对每个起降区域分别进行实地考察、测量,并将测量的勘测数据传输给所述数据处理模块(4);
所述数据处理模块(4)用于输入数据的计算、处理、更新和传输;
所述校正提醒模块(5)用于实时校正提醒和更新校正记录,所述校正提醒模块(5)包括红外显示单元(501)、语音提示单元(502)。
7.根据权利要求6所述的固定翼无人机城区起降点选取方法,其特征在于:所述分区单元(201)用于将测区区域分为不同情况的起降区域,并确定较佳起降区域;
所述分类处理单元(202)用于归类不同情况的较佳起降区域,并分类管理和暂时保存起降区域、较佳起降区域、较佳起降点、最佳起降点的勘测数据;
所述红外显示单元(501)用于无人机航测更新的红外图像提醒;
所述语音提示单元(502)用于无人机航测更新的语音提醒。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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