CN109520470A - 一种无人机巡检航路中航高参数的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在航路确定后，用无人机进行巡检时航高参数的确定方法。本发明的无人机巡检航路中航高参数的确定方法是：事先依据所用的巡检设备参数及精度要求预先确定出无人机理论飞行高度，同时事先导入与巡检线路的经纬度相融合的现场地形图，得到巡检线路内各坐标点的海拔高度值，沿航路方向按事先确定的距离进行采样得出各采样点的高度值，依据巡检区域内各采样点坐标的海拔高度值与无人机理论高度之和确定出巡检坐标的航高参数。本发明的方法可以使其航高变化较为平缓，大大幅度地降低无人机飞行的升降频率，同时可使飞行器的飞行轨迹与地形最大限度地吻合。

Description

一种无人机巡检航路中航高参数的确定方法

技术领域

本发明涉及一种在航路确定后，用无人机进行巡检时航高参数的确定方法。本发明这里所述的巡检是指：巡视，或者检查、侦察，或者航拍摄影，或者航测等各作业中的任一种作业。

背景技术

用无人机进行巡检时，如进行航测或航摄，其航路是事先确定的，而航高确定则是要与巡检航路中的高度变化相匹配。最原始确定航高的方法是直接由无人机操作者手动控制。中国发明专利2013103783687公开一种航摄无人机航空摄影中同架次变航高控制方法，其作法是在无人机飞行过程中，根据地形高度变化对无人机的飞行高度进行动态调节。其具体的做法是：根据航摄设备的参数及要注的摄影精度，在某一无人机的单架次航飞中按给定的公式调节无人机飞行相对理论相对高度调节无人机的飞行高度高度，并求出无人机与地面的理论相对高度，并按理论相对高度调节无人机的初始飞行高度，在无人机飞行过程中，再根据地面的起伏来调节无人机的飞行高度。而在这一过程中需要适时提供相对高度值。而如此操作时无人机也会随之动作，频繁地变换飞行的高度，在特定位置时甚至会急剧升高或降低飞行高度，以适应地形的变化，其结果可能会影响无人机的正常运行，危及飞行安全，降低巡检效率，并会影响无人机的值班表使用寿命。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的用于确定航高的方法。

本发明的无人机巡检航路中航高参数的确定方法是：事先依据所用的巡检器材参数及精度要求预先确定出无人机理论飞行高度，同时事先导入与巡检线路的经纬度相融合的现场地形图，得到巡检线路内各坐标点的海拔高度值，沿航路方向按事先确定的距离进行采样得出各采样点的高度值，依据巡检区域内各采样点坐标的海拔高度值与无人机理论高度之和确定出巡检坐标的航高参数。

优选地，本发明的无人机巡检航路中航高参数的确定方法中事先导入的与巡检区域经纬度相融合的现场地形图为巡检区域的数字高程模型DEM或数字表面模型DSM。

优选地，本发明的无人机巡检航路参数确定方法，根据巡检航路的具体情况事先人为确定一个巡检位置的海拔高度，并以该海拔高度与无人机理论飞行高度之和作为巡检的基准高度，同时人为确定一个预设数值区间，沿航路方向按每5～50米连续采样（采样的距离也可根据具体的区域和巡检要求人为设定），当采样点的高度小于或大于预设数值区间时，依所得的高度差给出无人机在该坐标点的航高降低或升高的航高变化参数，并据此得出采样点的绝对航高。人为确定一个预设数值区间的数值取决于巡检器材和／或巡检精度要求。

进一步，预设数值区间为按巡检设备参数确定值的最大冗余值与基准高度之差至最大冗余值与基准高度之和。

进一步，本发明的无人机巡检航路参数确定方法，在得到采样数据后，对所得到的数据进行平滑滤波处理，并依据经平滑滤波处理后的数据确定航高变化的实用参数。

采用本发明的方法可以使其航高变化较为平缓，既可大幅度地降低无人机飞行的升降频率，又可使飞行器的飞行轨迹与地形最大限度地吻合，同时能确保巡检精度的要求。

附图说明

附图1为一段巡检航路中由DEM导入的地表特征曲线。

附图2为采样点分布示意图。

附图3为特征点分布示意图。

图4为地形高程适配参数示意图。

图5为采样点与确定航高的特征点图表。

具体实施方式

本发明以下以对某一航路进行航摄巡检的实例进行详细解说。

首先根据摄影器材的焦点和所要求的巡检精度确定出理论上摄影器材与地面的理论最佳距离，而这一距离是无人机的理论飞行高度A。同时根据摄影器材及摄制精度要求确定出其最大冗余值B，得到预设数值区间（【A-B】，【A+B】）。显然在（【A-B】，【A+B】）的区间内均可保证摄影的影象清晰度要求。

导入的与巡检区域经纬度相融合的现场地形图，这一现场地形图可以是巡检区域的数字高程模型DEM，也可以是数字表面模型DSM。在本实施例中导入的DEM。假定巡检区域内某点海拔为C，则可以得到巡检绝对航高D，

D=C+A

在本实施例中沿航路方向按每10米连续采样，当采样点的高度小于或大于预设数值区间时，依所得的高度差给出无人机在该坐标点的航高降低或升高的航高变化参数，即：当高度差小于【A-B】时给出无人机航高下降的参数；当高度差大于【A+B】时给出无人机航高上升的参数。并据此得出相应采样点的绝对航高。

对前一步骤所得到绝对航高值数据进行平滑滤波处理，平滑波处理可采用现有技术中的任一滤波处理法，例如：限幅滤波法或中位值滤波法，或算术平均滤波法，或递推平均滤波法，或中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法），或限幅平均滤波法，或一阶滞后滤波法，或加权递推平均滤波法，或消抖滤波法，或限幅消抖滤波法，等并依据经平滑滤波处理后的数据确定航高变化的实用参数。而这一实用参数即可用于调整无人机的飞行高度。

以下是一个巡检的具体实施例：在这一实施例中是用航摄得到巡检途中的影像资料。本实例中所使用的平滑滤波的方法为限幅滤波法。该实例中所使用的采样距离为10米。该实例中所使用的预设范围为[-10,10]。所用的摄影器材与被摄物间的理论距离为a，所用的摄影器材景深为b，显然无人机的理论飞行高度即为a。由此得出摄影器材在距被摄物间允许的距离区间为[(a-b)，(a+b)]，而预设的范围即为[-b，b]。导入所确定的巡检航路的数字高程模型DEM，得到巡检航路的地表特征，参见附图1中的表1。以起始坐标点的海拔高度h_起与a作和，得到巡检的基准高度H_基=（h_起+a），显然H_基也是第一个采样点的起始点。根据DEM沿航路方向每10米连续采样可得到各采样点的海拔高度h_x，本实施例中采样点的分布示意参见附图2。X采样点的基准高度H_x=（h_x+a）,将所得x点基准高度H_x与x采样点的起始点H_x-1进行比较，当采样点高度H_x位于区间[(H_x-1-b)，(H_x-1+b)]内时，得到无人机在巡检位置x时的航高仍为H_x-1，即航高等于相对x采样点的起始点的航高；但当x取样点的高度H_x大于区间[(H_x-1-b)，(H_x-1+b)]时，即以所得到无人机在巡检位置的基准高度H_x为航高H_x。 凡发生航高改变的采样点被认为是特征点取样，参见附图5，最终得到如图3所示的特征点参数分布曲线。对所得到的各参数点进行平滑处理后，即得到巡检航路上与地形高程适配的飞行航高变化曲线，也就是实际的巡检地形高程适配参数，即实用参数，即实践中可用这一参数调整与确定无人机的实际飞行高度。同时从附图4还可见，无人机的升降变的比较平缓，完全不再有现有技术中存在的不足。

Claims (5)

1.一种无人机巡检航路中航高参数的确定方法，其特征在于事先依据所用的巡检设备参数及精度要求预先确定出无人机理论飞行高度，同时事先导入与巡检线路的经纬度相融合的现场地形图，得到巡检线路内各坐标点的海拔高度值，沿航路方向按事先确定的距离进行采样得出各采样点的高度值，依据巡检区域内各采样点坐标的海拔高度值与无人机理论高度之和确定出巡检坐标的航高参数。

2.根据权利要求1所述的无人机巡检航路中航高参数的确定方法，其特征在于事先导入的与巡检区域经纬度相融合的现场地形图为巡检区域的数字高程模型DEM或数字表面模型DSM。

3.根据权利要求2所述的无人机巡检航路参数确定方法，其特征在于根据巡检航路的具体情况事先人为确定一个巡检位置的海拔高度，并以该海拔高度与无人机理论飞行高度之和作为巡检的基准高度，同时人为确定一个预设数值区间，沿航路方向按每5～50米连续采样，当采样点的高度小于或大于预设数值区间时，依所得的高度差给出无人机在该坐标点的航高降低或升高的航高变化参数，并据此得出采样点的绝对航高。

4.根据权利要求1或2或3所述的无人机巡检航路参数确定方法，其特征在于预设数值区间为按巡检设备参数确定值的最大冗余值与基准高度之差和最大冗余值与基准高度之和。

5.根据权利要求4所述的无人机巡检航路参数确定方法，其特征在于得到采样数据后，对所得到的数据进行平滑滤波处理，并依据经平滑滤波处理后的数据确定航高变化的实用参数。