CN109655065A - 一种无人机五航线规划方法及装置 - Google Patents

一种无人机五航线规划方法及装置 Download PDF

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CN109655065A CN201811641917.4A CN201811641917A CN109655065A CN 109655065 A CN109655065 A CN 109655065A CN 201811641917 A CN201811641917 A CN 201811641917A CN 109655065 A CN109655065 A CN 109655065A
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Abstract

本发明涉及一种无人机五航线规划方法及设置，包括建立坐标系单元，坐标转换单元，子采集区域分割单元，航点P的顺序排列单元,还包括共享航线单元，航线调优单元，其余四航线生成单元。本发明提针对单镜头相机的机动性，制定测区倾斜影像采集的航线敷设方式：在无人机飞行过程中，保证不悬停拍照，这样有效减少了由于频繁减速悬停旋转加速对电池续航造成的影响，提升航拍效率；本发明在测区范围内航线不再布设一条，而是五条航线，通过合理的布设航线配合无人机飞行方向和相机倾角，高效高质的完成测区影像的采集。

Description

一种无人机五航线规划方法及装置
技术领域
本发明涉及无人机航线规划技术领域，具体为一种无人机五航线规划方法及装置。
背景技术
无人机(Unmanned Aerial Vehicles，UAV)低空摄影测量通过搭载成像与非成像传感器，获取高分辨倾斜影像、视频数据。多旋翼无人机的出现为低空倾斜影像采集带来了更多的可能性，与固定翼无人机相比，前者在操控灵活性、飞行稳定性、改装潜力、起降条件要求、购置维护成本上，都比后者拥有不可比拟的优势，通过搭载高性能相机，可以无死角的采集到超高分辨率的倾斜影像。在无人机航线规划的基础上，结合GPS-RTK布设像控点，完成了倾斜影像采集，最终在CASS下进行数字化成图，其航线规划步骤中只是简单的折线飞行，无法保证影像的旁向重叠率，这也影响了最终的成图效果；而且类似的航线规划方法大多基于固定翼无人机进行开发的，针对多旋翼无人机则较少；固定翼无人机虽可以设置多镜头倾斜相机，但多镜头倾斜相机的物理结构决定了其无法地物实现各个角度的拍摄；商业级的五镜头倾斜相机成本往往是单镜头相机的五倍以上，溢价过高；虽然单镜头多旋翼无人机通过模拟多镜头倾斜影像的采集行为，在牺牲一定效率的情况下可以获得更好的采集灵活性、更高的影像质量，但是在实际任务执行中，需要合理的布设无人机飞行航线以采集到测区完整的地物表面信息，但目前针对单镜头多旋翼无人机的航线规划并不能满足实际需求，主要存在问题为：1.固定基线的拍照方式，容易错过拍摄角度，严重的可能造成航摄影像采集漏洞，影响最终成图效果，例如现有的移动端航线规划软件如Pix4DMapper、DJI GO PRO等面向单镜头相机的航线规划软件，只能采集到正射影像，倾斜影像的采集功能需人工经过复杂的重复设置航摄参数才能获取，自动化程度不够高，也可能出现误差、失误，不能保证航摄参数之间的一致性；2.对于不规则测区、地物高集中测区等航拍的适应性不强，例如，进行悬停拍照，由于频繁减速悬停旋转加速对电池续航造成不利影响，降低航拍效率；3.在测区范围内布设一条航线，要在一条航线上采集五个方向的信息必须通过旋转无人机朝向来解决，这样又大大提升了无人机的不稳定性、影响了航拍影像的采集质量、对无人机的续航也有很大的影响。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，利用单镜头多旋翼无人机及其相机、云台强大的灵活性，在大幅度降低倾斜影像采集成本的前提下，可以很好的替代多镜头多旋翼无人机。为此，本发明提供一种无人机五航线规划方法，所述方法包括：
设定绘制的测区为凸多边形D1D2D3，...，Dm，m为凸多边形的顶点个数，则获取凸多边形顶点的经度最小值Lonmin和纬度最小值Latmin，并假设经纬度分别小于Lonmin、Latmin的任一点O为无人机的起点，在计算过程中，以O为第一坐标原点，经度朝东方向为X正轴，纬度朝北方向为Y正轴，建立第一直角坐标系即OXY坐标系，保证凸多边形位于第一直角坐标系第一象限；
定义无人机航向角α为无人机飞行方向与正北方向的夹角，在第一直角坐标系中，是与Y轴正方向的夹角，航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X’与无人机航向平行，纵坐标轴为Y’，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；
坐标转换方法如下：
①当0＜α≤π/2，求出各顶点横坐标的最小值Xmin和最大值Xmax，生成两条直线X＝Xmin，X＝Xmax分别与X相交于点(Xmin，0)和(Xmax，0)。过点(Xmax，0)做平行于无人机航向的直线，表达式为y＝cot α(X-Xmax)，与直线X＝Xmax相交于点O′；当π/2＜α≤π，求各顶点纵坐标最小值Ymin和最大值Ymax，做两条直线y＝ymin和y＝ymax与Y轴相交于点(0，Ymin)和(0，Ymax)；过点(0，Ymin)做平行于无人机航向的直线，表达式为x＝cotα(Y-Ymax)，与直线y＝ymax相交于点O′；
②坐标转换，将坐标原点O移动到O′点，当0＜α≤π/2时，坐标逆时针旋转(π-α)角度，当π/2＜α≤π时，坐标顺时针旋转(α-π/2)角度，第二直角坐标系O′X′Y′的X′轴与直线y＝cotα(X-Xmax)平行，坐标转换方程如下：
式中，α为航向角，单位°；xo′和yo′为O′在原OXY坐标系下的横坐标与纵坐标；(x，y)和(x′，y′)分别为第一直角坐标系OXY坐标系上和第二直角坐标系O′X′Y′坐标系上的坐标；
设凸多边形测区D1D2D3...Dm总共有(m-1)条边界线，边界线Lj(DjDj+1)的表达式为
其中，
由(y′max-y′min)/d的比值可得到子采集区域个数，其中，y′max与y′min分别是采集区域纵坐标的最大值与最小值，d为无人机的采集幅宽即航线间隔，当(y′max-y′min)/d＝n-1或n-2＜(y′max-y′min)/d＜n-1时，说明有(n-1)条航线，n条子采集区域，航线表达式为y′＝y′max-(k-1)d，k＝1，2，...，n；
在采集区域D1D2D3...Dm的一块子采集区域内，为了保证航线完全覆盖且飞行距离最短，航线飞行的起始航点和终止航点的横坐标应为子采集区域横坐标的两个极值，即横坐标的极限值；第k块子采集区域的两条分割线分别为y′＝y′max-k·d和y′＝y′max-(k-1)·d，当采集区域的边界线Lj(j＝1，2，...，m-1)有满足y′max-k·d≤y′≤y′max-(k-1)·d的点时，将x坐标的最小值和最大值提取出来，分别标记为x′kmin和x′kmax，这两个横坐标值就是第k块子采集区域横坐标的两个极限值，因此，第K条航线对应的两个航点为(x′kmin，y′max-(k-1/2)d)和(x′kmax，y′max-(k-1/2)d)；
在所有航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，遍历完所有的航点为止，由此，可以得到航点P的顺序与坐标：
式中，d-无人机采集幅宽，即航线间距；
当子采集区域个数(n-1)为奇数时，最后一个航点为P4t-2，t＝n/2；当(n-1)为偶数时，最后一个航点为P4t，t＝(n-1)/2；
如此，获得无人机五航线中的正视航线。
进一步地，所述坐标转换方法中，设定凸多边形顶点Dj在O′X′Y′上的坐标为当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与之共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可；由于0＜α-π＜π，因此只需对无人机采集航向在0～π范围内进行设置即可完成整条航线的生成。
优选地，所述无人机对采集影像时的航向角α，对采集效率与无人机实际飞行区域进行调优的具体方法如下：
根据公式，
式中，S′为无人机采集测区的实际飞行总面积，无人机对采集影像时的航向角α；通过对比不同航向角α的S′值，得到实际飞行面积和最小的航向角与航点，比较得出实际飞行面积小、航线短的航线，此时的飞行航线即为测区影像采集的较优解。
更进一步地，所述无人机五航线还包括前视航线、后视航线、左视航线、右视航线，所述前视航线、后视航线、左视航线、右视航线用于对于地物的侧面影像采集，通过调整无人机的相机云台角度和平移/旋转无人机正视航线的方式予以生成。
本发明还提供了一种无人机五航线规划装置，其特征在于，包括：
建立坐标系单元，用于绘制的测区凸多边形的定位，使凸多边形位于第一直角坐标系OXY坐标系第一象限；航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X’与无人机航向平行，纵坐标轴为Y’，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；
坐标转换单元，用于将坐标原点O移动到O′点，进行坐标转换；
子采集区域分割单元，用于子采集区域的分割，通过子采集区域确定绘制的测区凸多边形的航线和所有的航点P；
航点P的顺序排列单元，用于航点P的顺序排列，在各航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，直到执行完成整条航线。
进一步地，所述的坐标转换单元中进一步地包括：共享航线单元，用于当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与(α-π)时共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可在0～π范围内设置航线，可完成整条航线的生成。
优选地，还包括航线调优单元，用于通过对比不同航向角α的S′值，α为航向角，S′为无人机采集测区的实际飞行总面积，得到实际飞行面积和最小的航向角与航点，比较得出实际飞行面积小、航线短的航线，此时的飞行航线即为测区影像采集的较优解。
更进一步地，还包括无人机五航线中其余四航线生成单元，用于前视航线、后视航线、左视航线、右视航线的生成，具体通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。
本发明提供的一种无人机五航线规划方法及装置，针对单镜头相机的机动性，制定测区倾斜影像采集的航线敷设方式：在无人机飞行过程中，保证快门安全速度的飞行速度下进行不悬停拍照，这样有效减少了由于频繁减速悬停旋转加速对电池续航造成的影响，提升航拍效率；由于无人机云台通常无法进行360°的旋转，要在一条航线上采集五个方向的信息必须通过旋转无人机朝向来解决，这样又大大提升了无人机的不稳定性、影响了航拍影像的采集质量、对无人机的续航也有很大的影响，因此，本发明在测区范围内航线不再布设一条，而是五条航线，通过合理的布设航线配合无人机飞行方向和相机倾角，高效高质的完成测区影像的采集。
通常规划的航线只能采集到正射影像，倾斜影像的采集功能需人工经过复杂的重复设置航摄参数才能获取，自动化程度不够高，也可能出现误差、失误，不能保证它们之间的一致性；自动生成的五条航线之间具有相关性，参数如航高、四条倾斜航线的偏移距离、相机倾斜角度、重叠率、飞行速度等，一次设置，在五条航线的规划中都保持一致，自动化程度高。
通过这种方式采集影像，同样可以满足倾斜影像采集的要求：任一被测物体均会在多个正射/倾斜影像中多次出现，并可以充分采集到地物的表面辐射信息。在相同载荷下，使用本发明的单镜头的相机性能通常远超多镜头相机，拍摄效果完全可以达到甚至超过多镜头相机。
单镜头相机通过与无人机云台、飞行姿态相互配合，利用规划的五航线，可以模拟出多镜头方案的采集流程。一般情况下，生成的航线是针对正射影像的采集，本发明规划五航线，也就是在五个不同的方向进行测区信息的采集航线的敷设，便能利用单镜头无人机相机采集到符合倾斜影像内业处理要求的影像，在每条航线的起止点设置航点，无人机在飞行过程中按照航摄参数预设的拍摄间隔进行影像采集，直至所有航线都飞行完成。
附图说明
图1是本发明的方法建立第一坐标系示意图；
图2是本发明的方法0＜α≤π/2时坐标转换示意图；
图3是本发明的方法π/2＜α≤π时坐标转换示意图；
图4是本发明的方法无人机五航线的正视航线规划图；
图5所示的图航线敷设示例，以正视、左视、右视航线为例示意图；
图6是本发明的方法实施4的无人机五航线的后视航线布设规划图。
其中，1-无人机，2-测区，3-正视航线，4-左视航线，5-右视航线，6-前视航线a，7-后视航线a。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1，无人机采集影像的作业是一种重复运行，每一条作业航线都独立对应着一块固定宽度d的采集区域(一张影像的宽度)，因此可以通过划分自采集区域的方式来生成无人机的影像采集航线。本发明提供一种无人机五航线规划方法，所述方法包括：
设定绘制的测区为凸多边形D1D2D3，...，Dm，m为凸多边形的顶点个数，则获取凸多边形顶点的经度最小值Lonmin和纬度最小值Latmin，并假设经纬度分别小于Lonmin、Latmin的任一点O为无人机的起点，如图1所示，在计算过程中，以O为第一坐标原点，经度朝东方向为X正轴，纬度朝北方向为Y正轴，建立第一直角坐标系即OXY坐标系，保证凸多边形位于第一直角坐标系第一象限；
定义无人机航向角α为无人机飞行方向与正北方向的夹角，在第一直角坐标系中，是与Y轴正方向的夹角，如图2、3所示；为了方便无人机的航线规划，航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X’与无人机航向平行，纵坐标轴为Y’，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；
坐标转换方法如下，如图2、3所示：
①当0＜α≤π/2，求出各顶点横坐标的最小值Xmin和最大值Xmax，生成两条直线X＝Xmin，X＝Xmax分别与X相交于点(Xmin，0)和(Xmax，0)。过点(Xmax，0)做平行于无人机航向的直线，表达式为y＝cot α(X-Xmax)，与直线X＝Xmax相交于点O；当π/2＜α≤π，求各顶点纵坐标最小值Ymin和最大值Ymax，做两条直线y＝ymin和y＝ymax与Y轴相交于点(0，Ymin)和(0，Ymax)；过点(0，Ymin)做平行于无人机航向的直线，表达式为X＝cot α(Y-Ymax)，与直线y＝ymax相交于点O′；
②坐标转换，将坐标原点O移动到O点，当0＜α≤π/2时，坐标逆时针旋转(π-α)角度，当π/2＜α≤π时，坐标顺时针旋转(α-π/2)角度，第二直角坐标系O′X′Y′的X′轴与直线y＝cot α(X-Xmax)平行，坐标转换方程如下：
式中，α为航向角，单位°；xo′和yo′为O′在原OXY坐标系下的横坐标与纵坐标；(x，y)和(x，y′)分别为第一直角坐标系OXY坐标系上和第二直角坐标系O′X′Y′坐标系上的坐标；
设凸多边形测区D1D2D3...Dm总共有(m-1)条边界线，边界线Lj(DjDj+1)的表达式为
其中，
由(y′max-y′min)/d的比值可得到子采集区域个数，其中，y′max与y′min分别是采集区域纵坐标的最大值与最小值，d为无人机的采集幅宽即航线间隔，当(y′max-y′min)/d＝n-1或n-2＜(y′max-y′min)/d＜n-1时，说明有(n-1)条航线，n条子采集区域，航线表达式为y′＝y′max-(k-1)d，k＝1，2，...，n；
如图4所示，在采集区域D1D2D3...Dm的一块子采集区域内，为了保证航线完全覆盖且飞行距离最短，航线飞行的起始航点和终止航点的横坐标应为子采集区域横坐标的两个极值，即横坐标的极限值；第k块子采集区域的两条分割线分别为y′＝y′max-k·d和y′＝y′max-(k-1)·d，当采集区域的边界线Lj(j＝1，2，...，m-1)有满足y′max-k·d≤y′≤y′max-(k-1)·d的点时，将x坐标的最小值和最大值提取出来，分别标记为x′kmin和x′kmax，这两个横坐标值就是第k块子采集区域横坐标的两个极限值，因此，第K条航线对应的两个航点为(x′kmin，y′mαx-(k-1/2)d)和(x′kmax，y′max-(k-1/2)d)；
完成以上步骤后，所有的航点都可以计算出来，但是这些航点是无序的，而无人机需要按照一定的顺序执行这些航点才能完成采集任务。在所有航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，遍历完所有的航点为止，由此，可以得到航点P的顺序与坐标：
式中，d-无人机采集幅宽，即航线间距；
当子采集区域个数(n-1)为奇数时，最后一个航点为P4t-2，t＝n/2；当(n-1)为偶数时，最后一个航点为P4t，t＝(n-1)/2；
如此，获得(生成)无人机五航线中的正视航线。
实施例2，跟实施例1相比，不同之处在于，所述坐标转换方法中，设定凸多边形顶点Dj在O′X′Y′上的坐标为当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时，与(α-π)时的航线为共享航线(同一条航线)，按照相反的顺序遍历航点即可；由于0＜α-π＜π，因此只需对无人机采集航向在0～π范围内进行设置即可完成整条航线的生成。
其余内容与实施例1相同。
实施例3，跟实施例2相比，不同之处在于，利用所述无人机对采集影像时的航向角α，对采集效率与无人机实际飞行区域进行调优的具体方法如下：
根据公式，
式中，S′为无人机采集测区的实际飞行总面积(m2)，无人机对采集影像时的航向角α；通过对比不同航向角α的S′值，得到实际飞行面积和最小的航向角与航点，比较得出实际飞行面积小、航线短的航线，此时的飞行航线即为测区影像采集的较优解。因为一开始生成航线是预设了一个航向角，这时候拿到较优的航向角后，重新计算就可以。
其余内容与实施例2相同。
实施例4，跟实施例3相比，不同之处在于，所述无人机五航线还包括前视航线、后视航线、左视航线、右视航线，所述前视航线、后视航线、左视航线、右视航线用于对于地物的侧面影像采集，通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成，如图5所示的图航线敷设示例，以前视、左视、右视航线为例。具体使用时还需配合调整无人机的相机云台角度，本实施例中前视航线a和后视航线a布设方式如图6所示，以采集后视地物信息为例，在正视航线的基础上，前视、后视(角度)航线进行平移即可，没有进行旋转；左视、右视(角度)航线进行90°的旋转和平移。相机的曝光方向和航线垂直，并且朝向为测区，这样就能采集到测区五个航线视觉方向的地物侧面信息。
其余内容与实施例3相同。
实施例5，本发明还提供了一种无人机五航线规划装置，包括：
建立坐标系单元，用于绘制的测区凸多边形的定位，使凸多边形位于第一直角坐标系OXY坐标系第一象限；航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X’与无人机航向平行，纵坐标轴为Y’，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；
坐标转换单元，用于将坐标原点O移动到O′点，进行坐标转换；
子采集区域分割单元，用于子采集区域的分割，通过子采集区域确定绘制的测区凸多边形的航线和所有的航点P；
航点P的顺序排列单元：用于航点P的顺序排列，在各航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，直到执行完成整条航线。
实施例6，跟实施例5相比，不同之处在于，所述的坐标转换单元中进一步地包括：共享航线单元，用于当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与(α-π)时共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可在0～π范围内设置航线，可完成整条航线的生成。
其余内容与实施例5相同。
实施例7，跟实施例6相比，不同之处在于，还包括航线调优单元，用于通过对比不同航向角α的S′值，α为航向角，S′为无人机采集测区的实际飞行总面积(m2)，可以得到实际飞行面积和最小的航向角与航点比较得出实际飞行面积小、航线短的航线，此时的飞行航线即为测区影像采集的较优解。
其余内容与实施例6相同。
实施例8，跟实施例7相比，不同之处在于，还包括无人机五航线中其余四航线生成单元，用于前视航线、后视航线、左视航线、右视航线的生成，具体通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。
其余内容与实施例7相同。

Claims (10)

1.一种无人机五航线规划方法，其特征在于，所述方法包括：
设定绘制的测区为凸多边形D1D2D3，...，Dm，m为凸多边形的顶点个数，则获取凸多边形顶点的经度最小值Lonmin和纬度最小值Latmin，并假设经纬度分别小于Lonmin、Latmin的任一点O为无人机的起点，在计算过程中，以O为第一坐标原点，经度朝东方向为X正轴，纬度朝北方向为Y正轴，建立第一直角坐标系即OXY坐标系，保证凸多边形位于第一直角坐标系第一象限；
定义无人机航向角α为无人机飞行方向与正北方向的夹角，在第一直角坐标系中，是与Y轴正方向的夹角，航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X’与无人机航向平行，纵坐标轴为Y’，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；
坐标转换方法如下：
①当0＜α≤π/2，求出各顶点横坐标的最小值Xmin和最大值Xmax，生成两条直线X＝Xmin，X＝Xmax分别与X相交于点(Xmin，0)和(Xmax，0)。过点(Xmax，0)做平行于无人机航向的直线，表达式为y＝cotα(X-Xmax)，与直线x＝Xmax相交于点O′；当π/2＜α≤π，求各顶点纵坐标最小值Ymin和最大值Ymax，做两条直线y＝ymin和y＝ymax与Y轴相交于点(0，Ymin)和(0，Ymax)；过点(0，Ymin)做平行于无人机航向的直线，表达式为x＝cotαY-Ymax)，与直线y＝ymax相交于点O′；
②坐标转换，将坐标原点O移动到O′点，当0＜α≤π/2时，坐标逆时针旋转(π-α)角度，当π/2＜α≤π时，坐标顺时针旋转(α-π/2)角度，第二直角坐标系O′X′Y′的X′轴与直线y＝cotα(X-Xmax)平行，坐标转换方程如下：
式中，α为航向角，单位°；xo′和yo′为O′在原OXY坐标系下的横坐标与纵坐标；(x，y)和(x′，y′)分别为第一直角坐标系OXY坐标系上和第二直角坐标系O′X′Y′坐标系上的坐标；
设凸多边形测区D1D2D3...Dm总共有(m-1)条边界线，边界线Lj(DjDj+1)的表达式为
其中，
由(y′max-y′min)/d的比值可得到子采集区域个数，其中，y′max与y′min分别是采集区域纵坐标的最大值与最小值，d为无人机的采集幅宽即航线间隔，当(y′max-y′min)/d＝n-1或n-2＜(y′max-y′min)/d＜n-1时，说明有(n-1)条航线，n条子采集区域，航线表达式为y′＝y′max-(k-1)d，k＝1，2，...，n；
在采集区域D1D2D3...Dm的一块子采集区域内，为了保证航线完全覆盖且飞行距离最短，航线飞行的起始航点和终止航点的横坐标应为子采集区域横坐标的两个极值，即横坐标的极限值；第k块子采集区域的两条分割线分别为y′＝y′max-k·d和y′＝y′max-(k-1)·d，当采集区域的边界线Lj(j＝1，2，...，m-1)有满足y′max-k·d≤y′≤y′max-(k-1)·d的点时，将x′坐标的最小值和最大值提取出来，分别标记为x′kmin和x′kmax，这两个横坐标值就是第k块子采集区域横坐标的两个极限值，因此，第K条航线对应的两个航点为(x′kmin，y′mαx-(k-1/2)d)和(x′kmαx，y′max-(k-1/2)d)；
在所有航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，遍历完所有的航点为止，由此，可以得到航点P的顺序与坐标：
式中，d-无人机采集幅宽，即航线间距；
当子采集区域个数(n-1)为奇数时，最后一个航点为P4t-2，t＝n/2；当(n-1)为偶数时，最后一个航点为P4t，t＝(n-1)/2；
如此，获得无人机五航线中的正视航线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述坐标转换方法中，设定凸多边形顶点Dj在O′X′Y′上的坐标为当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与之共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可；由于0＜α-π＜π，因此只需对无人机采集航向在0～π范围内进行设置即可完成整条航线的生成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无人机对采集影像时的航向角α，对采集效率与无人机实际飞行区域进行调优的具体方法如下：
根据公式，
式中，S′为无人机采集测区的实际飞行总面积，无人机对采集影像时的航向角α；通过对比不同航向角α的S′值，得到实际飞行面积和最小的航向角与航点，比较得出实际飞行面积小、航线短的航线，此时的飞行航线即为测区影像采集的较优解。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无人机五航线还包括前视航线、后视航线、左视航线、右视航线，所述前视航线、后视航线、左视航线、右视航线用于对于地物的侧面影像采集，通过平移/旋转无人机正视航线的方式予以生成。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述无人机五航线还包括前视航线、后视航线、左视航线、右视航线，所述前视航线、后视航线、左视航线、右视航线用于对于地物的侧面影像采集，通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。
6.一种无人机五航线规划装置，其特征在于，包括：
建立坐标系单元，用于绘制的测区凸多边形的定位，使凸多边形位于第一直角坐标系OXY坐标系第一象限；航线规划要进行坐标转换，使转换后的第二直角坐标系即O′X′Y′坐标系的横坐标轴X’与无人机航向平行，纵坐标轴为Y’，且测区仍位于第二直角坐标系的第一象限内；
坐标转换单元，用于将坐标原点O移动到O′点，进行坐标转换；
子采集区域分割单元，用于子采集区域的分割，通过子采集区域确定绘制的测区凸多边形的航线和所有的航点P；
航点P的顺序排列单元：用于航点P的顺序排列，在各航点P中，无人机从第一条航线执行开始采集数据时，一个循环周期内包含四个航点，完成后循环执行下一个周期，直到执行完成整条航线。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的坐标转换单元中进一步地包括：共享航线单元，用于当π＜α≤2π时，无人机的采集航向与(α-π)时的采集航向相反，此时与(α-π)时共享一条航线，按照相反的顺序遍历航点即可在0～π范围内设置航线，可完成整条航线的生成。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于还包括航线调优单元，用于通过对比不同航向角α的S′值，α为航向角，S′为无人机采集测区的实际飞行总面积，得到实际飞行面积和最小的航向角与航点，比较得出实际飞行面积小、航线短的航线，此时的飞行航线即为测区影像采集的较优解。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于还包括无人机五航线中其余四航线生成单元，用于前视航线、后视航线、左视航线、右视航线的生成，具体通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包括无人机五航线中其余四航线生成单元，用于前视航线、后视航线、左视航线、右视航线的生成，具体通过平移/旋转无人机正视航线的方式生成。
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