CN112748740A - 多旋翼无人机自动航线规划方法及其系统、设备、介质 - Google Patents

多旋翼无人机自动航线规划方法及其系统、设备、介质 Download PDF

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CN112748740A CN202011560641.4A CN202011560641A CN112748740A CN 112748740 A CN112748740 A CN 112748740A CN 202011560641 A CN202011560641 A CN 202011560641A CN 112748740 A CN112748740 A CN 112748740A
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徐曙
陈潇
张成巍
伍国兴
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
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    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

Abstract

本发明涉及多旋翼无人机自动航线规划方法及其系统、设备、介质，其根据不同环境类型确定起飞高度，并根据当前下方物体高度以及预先存储的地图进行初步航线规划得到初步航线地图，在根据初步航线地图进行飞行过程中，实时接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使得所述无人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米；实时接收安装于所述无人机上的摄像装置所拍摄的下方图像并存储；实现了在飞行过程中等高度拍摄，确保拍摄的清晰程度，使得拍摄时对高物体与低物体的兼容性，增加了多旋翼无人机进行线路规划的准确性，提高拍摄的效率。

Description

多旋翼无人机自动航线规划方法及其系统、设备、介质
技术领域
本发明涉及无人机航线规划技术领域，具体涉及一种多旋翼无 人机自动航线规划方法及其系统、计算机设备、计算机可读存储介 质。
背景技术
多视图像立体匹配技术可以实现基于图像的全自动三维信息恢 复并可进一步形成三维建模，其具有成本低、效率高，且能够真实 反映地物原始状态的优点。而无人机具有机动灵活、成本低、使用 方便的特点，当将无人机应用于多视图像立体匹配技术中时，可通过无人机搭载倾斜相机系统实现快速获取某一地区的多视图像，以 实现大场景的三维信息采集，从而，多旋翼无人机应运而生。
在利用多旋翼无人机进行三维信息采集时，为了同时采集待拍 摄区域的顶视图和侧面纹理，一般多旋翼无人机包括一个垂直向下 的相机和四个照射侧面的倾斜相机，对应的，垂直向下的相机可用 于采集待拍摄区域的顶视图，四个照射侧面的倾斜相机可用于采集 待拍摄区域的侧面纹理。相比于现有的只包括一个垂直向下的相机 的无人机挂载相机系统，多旋翼无人机可同时清晰地采集到更多方 位的图像信息，从而可以准确地进行三维建模。
随着多旋翼无人机被广泛应用，找到一种适用于多旋翼无人机 的拍摄航线规划方法已经成为一个重要的待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多旋翼无人机自动航线规划方法及 其系统、计算机设备、计算机可读存储介质，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明第一方面提出一种多旋翼无人机自动 航线规划方法，包括：
确定当前环境类型，根据所述当前环境类型确定起飞高度，并 根据确定的起飞高度进行起飞；其中不同环境类型对应预先设置有 不同的起飞高度；
起飞至所述起飞高度后，接收安装于所述无人机上的超声波雷 达装置所检测的下方物体的高度；
根据所述下方物体的高度以及预先存储的地图规划生成初步航 线地图，所述初步航线地图的初始飞行高度为所述下方物体的高度 加上10米；
根据所述初步航线地图进行飞行；其中，在飞行过程中，实时 接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高 度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使得所述无 人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米；实时接收 安装于所述无人机上的摄像装置所拍摄的下方图像并存储。
可选地，所述不同环境类型包括城市、城郊结合部、农村或山 区。
可选地，所述根据所述初步航线地图进行飞行，包括：
将所述初步航线地图划分为多个不同类型的区域；
根据进行区域划分后的初步航线地图进行飞行，对应不同类型 的区域，采取不同的飞行策略。
可选地，所述多个不同类型的区域包括建筑物区域、苗木园林 区域、空旷地区域、水池河道区域、山地区域；
所述不同的飞行策略包括：
当飞行于建筑物区域时，采用从高建筑物飞行至低建筑物的飞 行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于苗木园林区域时，采用从高树木飞行至低树木的飞行 方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于山地区域时，采用从山顶飞行至山脚的飞行方式，且 飞行速度为，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于空旷地区域、水池河道区域或山地区域时，采用水平 飞行的飞行方式，且飞行速度为第二预设飞行速度值；
其中，第二预设飞行速度值大于第一预设飞行速度值。
本发明第二方面提出一种多旋翼无人机自动航线规划系统，包 括：
环境类型确定单元，用于确定当前环境类型，根据所述当前环 境类型确定起飞高度，并根据确定的起飞高度进行起飞；其中不同 环境类型对应预先设置有不同的起飞高度；
接收单元，用于起飞至所述起飞高度后，接收安装于所述无人 机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度；以及，在飞行过 程中，实时接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下 方物体的高度；
航线规划单元，用于根据所述下方物体的高度以及预先存储的 地图规划生成初步航线地图，所述初步航线地图的初始飞行高度为 所述下方物体的高度加上10米；以及
飞行单元，用于根据所述初步航线地图进行飞行；其中，在飞 行过程中，实时接收安装于所述接收单元发送的当前下方物体的高 度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使得所述无 人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米；
图像存储单元，用于实时接收安装于所述无人机上的摄像装置 所拍摄的下方图像并存储。
可选地，所述不同环境类型包括城市、城郊结合部、农村或山 区。
可选地，所述飞行单元，具体用于：
将所述初步航线地图划分为多个不同类型的区域；
根据进行区域划分后的初步航线地图进行飞行，对应不同类型 的区域，采取不同的飞行策略。
可选地，所述多个不同类型的区域包括建筑物区域、苗木园林 区域、空旷地区域、水池河道区域、山地区域；
所述不同的飞行策略包括：
当飞行于建筑物区域时，采用从高建筑物飞行至低建筑物的飞 行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于苗木园林区域时，采用从高树木飞行至低树木的飞行 方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于山地区域时，采用从山顶飞行至山脚的飞行方式，且 飞行速度为，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于空旷地区域、水池河道区域或山地区域时，采用水平 飞行的飞行方式，且飞行速度为第二预设飞行速度值；
其中，第二预设飞行速度值大于第一预设飞行速度值。
本发明第三方面提出一种计算机设备，包括：根据第二方面所 述的多旋翼无人机自动航线规划系统；或者，存储器和处理器，所 述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处 理器执行时，使得所述处理器执行根据第一方面所述多旋翼无人机 自动航线规划方法的步骤。
本发明第四方面提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计 算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据第一方面所述 多旋翼无人机自动航线规划方法的步骤。
综上，本发明提出一种多旋翼无人机自动航线规划方法及其系 统、计算机设备、计算机可读存储介质，其至少具有以下有益效果：
根据不同环境类型确定起飞高度，并根据当前下方物体高度以 及预先存储的地图进行初步航线规划得到初步航线地图，在根据初 步航线地图进行飞行过程中，实时接收安装于所述无人机上的超声 波雷达装置所检测的下方物体的高度，并根据接收的下方物体的高 度实时调整飞行高度，使得所述无人机的飞行高度为当前接收的下 方物体的高度加上10米；实时接收安装于所述无人机上的摄像装置 所拍摄的下方图像并存储；实现了在飞行过程中等高度拍摄，确保 拍摄的清晰程度，使得拍摄时对高物体与低物体的兼容性，增加了 多旋翼无人机进行线路规划的准确性，提高拍摄的效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
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为本发明一实施例中一种多旋翼无人机自动航线规划方法 的流程图。
图2为本发明一实施例中一种多旋翼无人机自动航线规划系统 的结构示意图。
图3为本发明一实施例中一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和 方面。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出 了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节， 本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的 手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
参阅图1，本发明一实施例提出一种多旋翼无人机自动航线规 划方法，包括如下步骤：
步骤S1、确定当前环境类型，根据所述当前环境类型确定起飞 高度，并根据确定的起飞高度进行起飞；其中不同环境类型对应预 先设置有不同的起飞高度；
在一具体实施例中，所述不同环境类型包括城市、城郊结合部、 农村或山区；优选地，城市所对应的起飞高度为200米；城郊结合 部所对应的起飞高度为300米；农村所对应的起飞高度为400米、 山区所对应的起飞高度为500米；
步骤S2、起飞至所述起飞高度后，接收安装于所述无人机上的 超声波雷达装置所检测的下方物体的高度；
一般而言，多旋翼无人机上都会安装有检测无人机下方物体高 度的超声波雷达装置；
步骤S3、根据所述下方物体的高度以及预先存储的地图规划生 成初步航线地图，所述初步航线地图的初始飞行高度为所述下方物 体的高度加上10米；
具体而言，本实施例中设置了10米的拍摄高度，确保飞行过程 中拍摄的图像的清晰度；
步骤S4、根据所述初步航线地图进行飞行；其中，在飞行过程 中，实时接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方 物体的高度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使 得所述无人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米； 实时接收安装于所述无人机上的摄像装置所拍摄的下方图像并存储。
具体而言，本实施例中实时根据飞行过程中多旋翼无人机下方 物体的高度，实时调整飞行高度，使得多旋翼无人机在飞行过程中 基本与下方物体保持10米间距，确保飞行过程中拍摄的图像的清晰 度；一般而言，多旋翼无人机上都会安装有拍摄下方环境图像的摄 像装置。
优选地，摄像装置每秒拍摄500帧图像。
在一具体实施例中，所述步骤S4中，根据所述初步航线地图进 行飞行，包括：
步骤S41、将所述初步航线地图划分为多个不同类型的区域；
步骤S42、根据进行区域划分后的初步航线地图进行飞行，对 应不同类型的区域，采取不同的飞行策略。
其中，所述多个不同类型的区域包括建筑物区域、苗木园林区 域、空旷地区域、水池河道区域、山地区域；
其中，所述不同的飞行策略包括：
当飞行于建筑物区域时，采用从高建筑物飞行至低建筑物的飞 行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于苗木园林区域时，采用从高树木飞行至低树木的飞行 方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于山地区域时，采用从山顶飞行至山脚的飞行方式，且 飞行速度为，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
可以理解的是，高建筑物、高树木以及山顶会对周围环境形成 遮挡，因此，本实施例中设置了上述飞行策略，避免部分区域被遮 挡而无法拍摄到图像；
当飞行于空旷地区域、水池河道区域或山地区域时，采用水平 飞行的飞行方式，且飞行速度为第二预设飞行速度值；
其中，第二预设飞行速度值大于第一预设飞行速度值；
可以理解的是，建筑物区域、苗木园林区域、山地区域的环境 变化比较多，空旷地区域、水池河道区域的环境变化比较少，因此， 本实施例中设置了不同的飞行速度，以便于飞行过程中留有足够时 间进行飞行高度以及姿态调整。
具体而言，本实施例中对初步航线地图进行区域类型的划分， 当多旋翼无人机在对应类型区域中飞行时，采取与区域类型对应的 飞行策略；提高飞行的安全性，达到精确拍摄，达到航拍的目的， 同时线路规划稳定精准。
参阅图2，本发明另一实施例提出一种多旋翼无人机自动航线 规划系统，包括：
环境类型确定单元1，用于确定当前环境类型，根据所述当前 环境类型确定起飞高度，并根据确定的起飞高度进行起飞；其中不 同环境类型对应预先设置有不同的起飞高度；
接收单元2，用于起飞至所述起飞高度后，接收安装于所述无 人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度；以及，在飞行 过程中，实时接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的 下方物体的高度；
航线规划单元3，用于根据所述下方物体的高度以及预先存储 的地图规划生成初步航线地图，所述初步航线地图的初始飞行高度 为所述下方物体的高度加上10米；以及
飞行单元4，用于根据所述初步航线地图进行飞行；其中，在 飞行过程中，实时接收安装于所述接收单元发送的当前下方物体的 高度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使得所述 无人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米；
图像存储单元5，用于实时接收安装于所述无人机上的摄像装 置所拍摄的下方图像并存储。
在一具体实施例中，所述不同环境类型包括城市、城郊结合部、 农村或山区。
在一具体实施例中，所述飞行单元，具体用于：
将所述初步航线地图划分为多个不同类型的区域；
根据进行区域划分后的初步航线地图进行飞行，对应不同类型 的区域，采取不同的飞行策略。
在一具体实施例中，所述多个不同类型的区域包括建筑物区域、 苗木园林区域、空旷地区域、水池河道区域、山地区域；
所述不同的飞行策略包括：
当飞行于建筑物区域时，采用从高建筑物飞行至低建筑物的飞 行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于苗木园林区域时，采用从高树木飞行至低树木的飞行 方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于山地区域时，采用从山顶飞行至山脚的飞行方式，且 飞行速度为，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于空旷地区域、水池河道区域或山地区域时，采用水平 飞行的飞行方式，且飞行速度为第二预设飞行速度值；
其中，第二预设飞行速度值大于第一预设飞行速度值。
并且，上述实施例所述多旋翼无人机自动航线规划系统如果以 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，则软件 功能单元可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
需说明的是，上述实施例系统与上述实施例方法对应，因此， 上述实施例系统未详述的相关内容可以参阅上述实施例方法内容得 到，此处不再赘述。
参阅图3，本发明另一实施例还提出一种计算机设备，包括： 根据上述实施例所述的多旋翼无人机自动航线规划系统；或者，存 储器10和处理器20，所述存储器10中存储有计算机可读指令101， 所述计算机可读指令101被所述处理器20执行时，使得所述处理器20执行根据上述实施例所述多旋翼无人机自动航线规划方法的步骤。
当然，所述计算机设备还可以具有有线或无线网络接口、键盘 以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该计算机设备还可 以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
示例性地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所 述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行， 以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一 系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述 计算机设备中的执行过程。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit， CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立 门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处 理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所 述计算机设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述计算机设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或单元，所述处理器 通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或单元，以及 调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机设备的各种功能。此 外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存 储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储 器件。
本发明的另一实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存 储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例 所述多旋翼无人机自动航线规划方法的步骤。
具体而言，所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述 计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、 磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并 非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的 各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员 来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨 在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进， 或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种多旋翼无人机自动航线规划方法，其特征在于，包括：
确定当前环境类型，根据所述当前环境类型确定起飞高度，并根据确定的起飞高度进行起飞；其中不同环境类型对应预先设置有不同的起飞高度；
起飞至所述起飞高度后，接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度；
根据所述下方物体的高度以及预先存储的地图规划生成初步航线地图，所述初步航线地图的初始飞行高度为所述下方物体的高度加上10米；
根据所述初步航线地图进行飞行；其中，在飞行过程中，实时接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使得所述无人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米；实时接收安装于所述无人机上的摄像装置所拍摄的下方图像并存储。
2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机自动航线规划方法，其特征在于，所述不同环境类型包括城市、城郊结合部、农村或山区。
3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机自动航线规划方法，其特征在于，所述根据所述初步航线地图进行飞行，包括：
将所述初步航线地图划分为多个不同类型的区域；
根据进行区域划分后的初步航线地图进行飞行，对应不同类型的区域，采取不同的飞行策略。
4.根据权利要求3所述的多旋翼无人机自动航线规划方法，其特征在于，所述多个不同类型的区域包括建筑物区域、苗木园林区域、空旷地区域、水池河道区域、山地区域；
所述不同的飞行策略包括：
当飞行于建筑物区域时，采用从高建筑物飞行至低建筑物的飞行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于苗木园林区域时，采用从高树木飞行至低树木的飞行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于山地区域时，采用从山顶飞行至山脚的飞行方式，且飞行速度为，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于空旷地区域、水池河道区域或山地区域时，采用水平飞行的飞行方式，且飞行速度为第二预设飞行速度值；
其中，第二预设飞行速度值大于第一预设飞行速度值。
5.一种多旋翼无人机自动航线规划系统，其特征在于，包括：
环境类型确定单元，用于确定当前环境类型，根据所述当前环境类型确定起飞高度，并根据确定的起飞高度进行起飞；其中不同环境类型对应预先设置有不同的起飞高度；
接收单元，用于起飞至所述起飞高度后，接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度；以及，在飞行过程中，实时接收安装于所述无人机上的超声波雷达装置所检测的下方物体的高度；
航线规划单元，用于根据所述下方物体的高度以及预先存储的地图规划生成初步航线地图，所述初步航线地图的初始飞行高度为所述下方物体的高度加上10米；以及
飞行单元，用于根据所述初步航线地图进行飞行；其中，在飞行过程中，实时接收安装于所述接收单元发送的当前下方物体的高度，并根据接收的下方物体的高度实时调整飞行高度，使得所述无人机的飞行高度为当前接收的下方物体的高度加上10米；
图像存储单元，用于实时接收安装于所述无人机上的摄像装置所拍摄的下方图像并存储。
6.根据权利要求5所述的多旋翼无人机自动航线规划系统，其特征在于，所述不同环境类型包括城市、城郊结合部、农村或山区。
7.根据权利要求6所述的多旋翼无人机自动航线规划系统，其特征在于，所述飞行单元，具体用于：
将所述初步航线地图划分为多个不同类型的区域；
根据进行区域划分后的初步航线地图进行飞行，对应不同类型的区域，采取不同的飞行策略。
8.根据权利要求7所述的多旋翼无人机自动航线规划系统，其特征在于，所述多个不同类型的区域包括建筑物区域、苗木园林区域、空旷地区域、水池河道区域、山地区域；
所述不同的飞行策略包括：
当飞行于建筑物区域时，采用从高建筑物飞行至低建筑物的飞行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于苗木园林区域时，采用从高树木飞行至低树木的飞行方式，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于山地区域时，采用从山顶飞行至山脚的飞行方式，且飞行速度为，且飞行速度为第一预设飞行速度值；
当飞行于空旷地区域、水池河道区域或山地区域时，采用水平飞行的飞行方式，且飞行速度为第二预设飞行速度值；
其中，第二预设飞行速度值大于第一预设飞行速度值。
9.一种计算机设备，包括：根据权利要求5-8任一项所述的多旋翼无人机自动航线规划系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据权利要求1-4任一项所述多旋翼无人机自动航线规划方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-4中任一项所述多旋翼无人机自动航线规划方法的步骤。
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