CN112612291A - 一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法及装置，其中，方法包括：获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；确定无人机航线的第一个航点坐标；基于第一个航点坐标、待测绘区域的边界和航向角度计算第二个航点坐标；基于第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在待测绘区域上的投影能覆盖待测绘区域；依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到无人机的航线规划。本申请解决了现有技术中用人工的方法采集油田测绘无人机航点信息存在的效率低下，准确性低的问题。

Description

一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法及装置
技术领域
本申请涉及航线规划技术领域，具体涉及一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法及装置。
背景技术
油田所在位置的地形地物的空间信息是油田地面工程设计和信息化建设的基础空间数据，因此对油田进行精确测绘是进行后续工作的重要基础。
油田测绘无人机测绘工作中，通常在油田测绘无人机飞行前期需要对测绘目标区域进行分析，根据测绘要求对油田测绘无人机的航线进行规划，并将规划信息上传到油田测绘无人机中，供油田测绘无人机执行测绘任务。一般情况下，需要事先计算测绘油田测绘无人机的航点信息。
现有技术多依靠人工实地考察并进行计算来完成，一方面，计算比较繁琐很浪费时间且容易出现失误，导致油田测绘无人机测绘工作受到影响，另一方面，受目标区域的限制比较大，目标区域为不规则的形状时，计算工作难以实施。
发明内容
本申请的目的是提供一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法及装置。
本申请一方面提供一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法，包括：
获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；
基于所述目标位置信息和所述初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标；
基于所述第一个航点坐标、所述待测绘区域的边界和所述航向角度计算第二个航点坐标；
基于所述第二航点坐标和预设的航线间隔计算第三航点坐标，以此类推，基于所述第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在所述待测绘区域上的投影能覆盖所述待测绘区域，其中，n为不小于2的正整数；
依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到所述无人机的航线规划。
在本申请的一些实施方式中，所述获取待测绘区域的目标位置信息，包括：
根据电子地图选择待测绘的区域，并获取所述待测绘区域的边界信息和所述待测绘区域的各顶点的经纬度坐标信息。
在本申请的一些实施方式中，所述航向角度包括：所述无人机的当前经纬度坐标信息、飞行姿态、机头数据和坐标点气压高度。
在本申请的一些实施方式中，所述方法还包括：如果所述无人机的飞行姿态不满足预设的航拍要求，则对所述无人机的飞行姿态进行调整。
在本申请的一些实施方式中，所述方法还包括：基于所述无人机的相机的拍摄参数预设所述航线间距和所述航摄高度。
在本申请的一些实施方式中，所述航线间距是相邻两条航线间的地面距离D间，公式为：
D间＝(1-px)*P*R旁，其中R旁为旁向分辨率，P为像元大小，px为旁向重叠度；
所述航摄高度是相机物镜相对于地面的高度h，公式为：
h＝f*P*GSD，其中f为相机焦距，P为像元大小，GSD为地面分辨率。
在本申请的一些实施方式中，所述方法还包括：基于所述目标位置信息和所述无人机的航线规划确定所述无人机的飞行速度。
本申请另一方面提供一种用于油田测绘的无人机的航线规划装置，包括：
数据获取单元，用于获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；
第一航点计算单元，用于基于所述目标位置信息和所述初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标；
第三航点计算单元，用于基于所述第一个航点坐标、所述待测绘区域的边界和所述无人机的航向角度计算第二个航点坐标；
其他航点计算单元，用于基于所述第二航点坐标和预设的航线间隔计算第三航点坐标，以此类推，基于所述第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在所述待测绘区域上的投影能覆盖所述待测绘区域，其中，n为不小于2的正整数；
航线生成单元，用于依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到所述无人机的航线规划。
在本申请的一些实施方式中，所述装置还包括：
航线间距和航摄高度预设单元，用于基于所述无人机的相机的拍摄参数预设所述航线间距和所述航摄高度。
在本申请的一些实施方式中，无人机飞行速度计算单元，用于基于所述目标位置信息和所述无人机的航线规划确定所述无人机的飞行速度。
相较于现有技术，本申请提供的用于油田测绘的无人机的航线规划方法及装置，利用油田测绘无人机代替人工实地考察的方式来采集航点信息，节约了时间和人工；同时采集到的航点信息可靠而且准确。避免了人工实地考察带来的诸多问题，也为油田进行精确测绘奠定了坚实的基础。可以根据电子地图实时选择要测绘的油田目标区域，而不用实地测量油田目标区域的位置信息，可大大节省时间；油田目标区域可以是任意多边形，能够充分描述被测绘对象；可自动计算各个航点，快速生成精确的任务航点信息，缩短在航线规划前期的工作时间；计算模块可根据油田目标区域和油田测绘无人机飞行参数的变化实时调整航线信息，提高油田测绘无人机航线规划的灵活性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本申请的一些实施方式所提供的一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法的流程图；
图2示出了本申请的一些实施方式所提供的一种用于油田测绘的无人机的航线规划装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，在一个实施例中，提出一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法，该方法具体可以包括以下步骤：
步骤101、获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度。
该步骤中，根据电子地图选择待测绘的区域，并获取待测绘区域的边界信息和待测绘区域的各顶点的经纬度坐标信息。其中，获取待测绘的油田区域各顶点的经纬度坐标信息时，会在原油田区域的边界向外延伸一定距离。
根据电子地图实时选择要测绘的油田目标区域，而不用实地测量油田目标区域的位置信息，可大大节省时间；油田目标区域可以是任意多边形，能够充分描述被测绘对象。
步骤102、基于目标位置信息和初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标。
步骤103、基于第一个航点坐标、待测绘区域的边界和航向角度计算第二个航点坐标。
其中，第一航点和第二航点的连线将形成第一条航线。
步骤104、基于第二航点坐标和预设的航线间隔计算第三航点坐标，以此类推，基于第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在待测绘区域上的投影能覆盖待测绘区域，其中，n为不小于2的正整数。
其中，计算出所有能完全覆盖油田目标测绘区域的航点坐标；
步骤105、依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到无人机的航线规划。
本实施例中，基于无人机的相机的拍摄参数预设航线间距和航摄高度。
其中，航线间距是相邻两条航线间的地面距离D间，公式为：
D间＝(1-px)*P*R旁，其中R旁为旁向分辨率，P为像元大小，px为旁向重叠度。
航摄高度是相机物镜相对于地面的高度h，公式为：
h＝f*P*GSD，其中f为相机焦距，P为像元大小，GSD为地面分辨率。
本实施例，利用油田测绘无人机代替人工实地考察的方式来采集航点信息，节约了时间和人工；同时采集到的航点信息可靠而且准确。避免了人工实地考察带来的诸多问题，也为油田进行精确测绘奠定了坚实的基础。
可以根据电子地图实时选择要测绘的油田目标区域，而不用实地测量油田目标区域的位置信息，可大大节省时间；油田目标区域可以是任意多边形，能够充分描述被测绘对象；可自动计算各个航点，快速生成精确的任务航点信息，缩短在航线规划前期的工作时间；计算模块可根据油田目标区域和油田测绘无人机飞行参数的变化实时调整航线信息，提高油田测绘无人机航线规划的灵活性。
在一些实施例中，航向角度包括：无人机的当前经纬度坐标信息、飞行姿态、机头数据和坐标点气压高度。
进一步地，上述实施例的方法还包括：如果无人机的飞行姿态不满足预设的航拍要求，则对无人机的飞行姿态进行调整。
其中，预设的航拍要求是对油田目标测绘区域进行拍摄，油田测绘无人机航拍摄像要确保全摄区无盲区，不得出现航摄漏洞，例如，航向重叠度在65-75％之间；旁向重叠度在30-40％；航摄像片倾斜角小于2°，航摄区域边界覆盖，应保证航向超出测区边界至少一条基线，旁向超出边界不小于像幅的30％。
具体地，获取待测绘的油田目标区域的坐标信息，感测油田测绘无人机当前的状态参数和飞行环境，收集相机的拍摄参数，如果测出当前的飞行环境与初始飞行环境不同时，根据变化情况对航点信息做实时调整，可帮助油田测绘无人机根据实际风向实时调整油田测绘无人机的航飞航向，尽量保证无人机正确的飞行姿态，从而保证拍摄影像的重叠率和后期成像质量。
在本申请实施例的一些变更实施方式中，上述实施例的方法还包括：基于目标位置信息和无人机的航线规划确定无人机的飞行速度。
进一步地，还包括确定降落点与降落方向并生成返航航点坐标与降落航点坐标；设置油田测绘无人机的飞行速度，以及确定爬升点位置。
本申请能够解决现有技术中用人工的方法采集油田测绘无人机航点信息存在的效率低下，准确性低的问题。
以下为本发明公开的用于油田测绘的无人机的航线规划装置实施例。本实施例是实施前述用于油田测绘的无人机的航线规划方法实施例的装置。该装置能够实现，获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；基于目标位置信息和初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标；基于第一个航点坐标、待测绘区域的边界和航向角度计算第二个航点坐标；基于第二航点坐标和预设的航线间隔计算第三航点坐标，以此类推，基于第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在待测绘区域上的投影能覆盖待测绘区域；依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到无人机的航线规划。如图2所示，该装置可以包括：
数据获取单元111，用于获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；
第一航点计算单元112a，用于基于目标位置信息和初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标；
第二航点计算单元112b，用于基于第一个航点坐标、待测绘区域的边界和无人机的航向角度计算第二个航点坐标；
其他航点计算单元112c，用于基于第二航点坐标和预设的航线间隔计算
第三航点坐标，以此类推，基于第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在待测绘区域上的投影能覆盖待测绘区域，其中，n为不小于2的正整数；
航线生成单元113，用于依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到无人机的航线规划。
进一步地，该装置还包括：
航线间距和航摄高度预设单元114，用于基于无人机的相机的拍摄参数预设航线间距和航摄高度。
该装置还包括：无人机飞行速度计算单元115，用于基于目标位置信息和无人机的航线规划确定无人机的飞行速度。
需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和流程图中的每个方框、以及框图和流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台服务终端(可以是个人计算机，服务终端，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，包括：
获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；
基于所述目标位置信息和所述初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标；
基于所述第一个航点坐标、所述待测绘区域的边界和所述航向角度计算第二个航点坐标；
基于所述第二航点坐标和预设的航线间隔计算第三航点坐标，以此类推，基于所述第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在所述待测绘区域上的投影能覆盖所述待测绘区域，其中，n为不小于2的正整数；
依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到所述无人机的航线规划。
2.根据权利要求1所述的用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，所述获取待测绘区域的目标位置信息，包括：
根据电子地图选择待测绘的区域，并获取所述待测绘区域的边界信息和所述待测绘区域的各顶点的经纬度坐标信息。
3.根据权利要求1所述的用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，所述航向角度包括：所述无人机的当前经纬度坐标信息、飞行姿态、机头数据和坐标点气压高度。
4.根据权利要求1所述的用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，所述方法还包括：如果所述无人机的飞行姿态不满足预设的航拍要求，则对所述无人机的飞行姿态进行调整。
5.根据权利要求1所述的用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述无人机的相机的拍摄参数预设所述航线间距和所述航摄高度。
6.根据权利要求5所述的用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，
所述航线间距是相邻两条航线间的地面距离D间，公式为：
D间＝(1-px)*P*R旁，其中R旁为旁向分辨率，P为像元大小，px为旁向重叠度；
所述航摄高度是相机物镜相对于地面的高度h，公式为：
h＝f*P*GSD，其中f为相机焦距，P为像元大小，GSD为地面分辨率。
7.根据权利要求1所述的用于油田测绘的无人机的航线规划方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述目标位置信息和所述无人机的航线规划确定所述无人机的飞行速度。
8.一种用于油田测绘的无人机的航线规划装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取待测绘区域的目标位置信息，以及获取无人机的初始位置信息和航向角度；
第一航点计算单元，用于基于所述目标位置信息和所述初始位置信息，确定无人机航线的第一个航点坐标；
第三航点计算单元，用于基于所述第一个航点坐标、所述待测绘区域的边界和所述无人机的航向角度计算第二个航点坐标；
其他航点计算单元，用于基于所述第二航点坐标和预设的航线间隔计算第三航点坐标，以此类推，基于所述第n航点坐标和预设的航线间隔计算第(n+1)航点坐标直至计算出的航点坐标的连线构成的最大区域在所述待测绘区域上的投影能覆盖所述待测绘区域，其中，n为不小于2的正整数；
航线生成单元，用于依次连接所有的航点坐标结合预设的航摄高度，得到所述无人机的航线规划。
9.根据权利要求8所述的用于油田测绘的无人机的航线规划装置，其特征在于，所述装置还包括：
航线间距和航摄高度预设单元，用于基于所述无人机的相机的拍摄参数预设所述航线间距和所述航摄高度。
10.根据权利要求8所述的用于油田测绘的无人机的航线规划装置，其特征在于，无人机飞行速度计算单元，用于基于所述目标位置信息和所述无人机的航线规划确定所述无人机的飞行速度。
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