CN114911266B - 一种无人机搜索航路建立方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机搜索航路建立方法及装置，包括：获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型；基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路；本发明保证无人机飞行的效率，并在监测到存在障碍物威胁时，及时对初始搜索航路进行动态调整，保证航路的安全性。

Description

一种无人机搜索航路建立方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机搜索航路建立方法及装置。

背景技术

飞速发展的无人机技术，使得无人机开始应用在航空拍摄、物流等领域。无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务并能重复使用的无人飞行器。

无人机在飞行过程中，由于飞行环境复杂，造成无法建立无人机的最优航路，并且，在建立航路后，可能在飞行时会面对障碍物威胁，依靠无人机飞手来操作避障将消耗过多的人力资源，此时需要对无人机的航路进行动态建立。

因此，在无法确定目标飞行位置、及面对障碍物威胁时，如何规划出一条最优且安全的航路是现有技术中亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明提供一种无人机搜索航路建立方法及装置，保证在建立的搜索航路上飞行的飞行效率和安全性。

一种无人机搜索航路建立方法，包括：

步骤1：获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型；

步骤2：基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；

步骤3：在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路。

优选的，所述步骤1包括：

获取所述无人机飞行范围的地图图像，并在所述地图图像上对所述初始飞行位置进行第一标注，对所述目标位置所在的区域范围进行第二标注；

基于所述第一标注、第二标注，根据所述无人机的起飞与降落规律，确定起飞与降落的第一空中区域，并获取连接所述第一空中区域的第二空中区域；

基于所述第一空中区域、第二空中区域，建立动态环境模型。

优选的，基于所述第一空中区域、第二空中区域，建立动态环境模型包括：

获取所述第一空中区域、第二空中区域的第一图片、第二图片，基于预设的天气预测模型，得到基本天气信息；

基于所述第一空中区域，确定所述无人机的起飞航路，在起飞过程中，获取所述无人机的视野观测图像；

基于所述无人机在起飞过程中的飞行参数，结合所述视野观测图像，确定所述视野观测图像对应天空区域的具体空中信息；

基于所述基本天气信息、具体空中信息，获取所述第二空中区域与视野观测图像中重合空中区域的环境信息；

基于所述环境信息，对所述第二空中区域进行环境标注，得到环境参数分布图，基于所述环境参数分布图，建立静态环境模型；

基于所述无人机的视野观测图像的改变，对所述静态环境模型随时间进行改变，得到动态环境模型。

优选的，步骤2，基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路包括：

基于所述无人机的飞行规则，根据所述动态环境模型，对所述动态环境模型对应的目标空中区域进行飞行标记，并基于飞行标记结果，确定所述目标空中区域中的可飞行区域；

基于所述可飞行区域的飞行标记，结合所述无人机在不同环境下的飞行损耗，建立所述无人机的初始搜索航路。

优选的，所述飞行标记结果根据所动态环境模型的环境信息的动态改变而变化，所述初始搜索航路根据所述飞行标记结果的改变而随时进行更新。

优选的，基于所述可飞行区域的飞行标记，结合所述无人机在不同环境下的飞行损耗，建立所述无人机的初始搜索航路包括：

获取在所述可飞行区域的起点，并确定所述可飞行区域的边界点，并基于所述边界点的飞行标记结果，确定所述边界点的可飞行终点；

根据所述起点、可飞行终点之间的飞行标记，确定所述起点到所述可飞行终点之间的可飞行区域，并获取所述可飞行区域的目标飞行标记；

基于所述无人机的飞行标准，根据所述目标飞行标记，确定所述可飞行区域的可飞行子航路；

获取基本飞行评价指标，基于所述评价指标之间的关联关系，对所述评价指标进行层次构建，得到评价指标体系，并基于层级关系，以及每层中评价指标间的相互重要程度，为评价指标体系中的每个评价指标赋予权重值，得到目标评级指标体系；

基于所述无人机的飞行参数，确定所述无人机在所述可飞行子航路的指标参数，将所述指标参数输入所述评级指标体系对应的层级中，得到对所述可行子航路的评价值；

选取所述评价值大于预设评价值的可行子航路作为目标子航路，基于所述目标子航路之间的衔接度，建立多条可飞行航路；

基于所述无人机在不同环境下的飞行损耗，从所述多条可飞行航路中选取飞行损耗最小的作为目标飞行航路；

提取所述目标飞行航路中相邻目标子航路间的衔接点，基于所述无人机的飞行习惯，对所述衔接点进行平滑处理，得到初始搜索航路。

优选的，步骤3之前，还包括：判断所述动态环境模型中是否出现障碍物，包括：

对所述动态环境模型根据观测距离设置区域面积上限，动态检测标准；

当所述动态环境模型中出现可疑物体时，对所述可疑物体的区域面积和动态进行检测；

当所述可疑物体的区域面积超过所述区域面积上限且为静止状态时，确定所述可疑物体为第一类型障碍物；

当所述可疑物体的区域面积超过所述区域面积上限且为运动状态时，确定所述可疑物体为第二类型障碍物；

否则，确定所述动态环境模型没有出现障碍物。

优选的，所述步骤3中，在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路包括：

当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整；

当障碍物为第二类型障碍物时，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离，若是，确定对所述初始搜索航路进行调整。

优选的，当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整包括：

对所述动态环境模型中的空间区域进行栅格划分，得到空间栅格模型，标记所述初始搜索航路在所述空间栅格模型所占的第一栅格，并基于所述无人机的安全飞行半径，在所述第一栅格的边界进行拓展，得到第二栅格，基于所述第一栅格、第二栅格，得到第一目标栅格；

在所述空间栅格模型下确定所述第一类型障碍物所占的第二目标栅格，并当所述第一目标栅格、第二目标栅格存在重叠时，确定所述第一类型障碍物对所述初始搜索航路造成阻碍；

确定与所述第一目标栅格、第二目标栅格存在重叠的第三目标栅格，并基于所述第三目标栅格，从所述初始搜索航路提取待调整子航路；

基于所述第三目标栅格附近的动态环境信息，重新规划所述待调整子航路，得到最新子航路；

获取所述待调整子航路向最新子航路改变时，所述无人机的飞行控制参数变化，以及根据目标评价指标体系，获取对所述最新子航路的航线评价值；

基于所述飞行控制参数变化、航线评价值，评估从所述调整子航路改变为所述最新子航路的综合飞行系数，并判断所述综合飞行系数是否大于预设飞行系数；

若是，基于所述最新子航路，对所述初始搜索航路进行调整，得到目标搜索航路；

否则，以所述无人机的最新飞行位置为起点，以所述初始搜索航路的终点为终点，利用所述动态环境模型，重新规划一条区别与所述初始搜索航路且不经过所述第二目标栅格所在的空间区域的最新搜索航路；

基于所述评价指标体系，获取对所述最新搜索航路的最新评价值，并判断所述最新评价值与初始搜索航路对应的评价值的差值，是否在预设差值范围内；

若是，确定所述最新搜索航路为目标搜索航路；

否则，将所述最新子航路确定的目标搜索航路的评价值与所述最新评价值进行比较，选取评价值较大所对应的搜索航路，作为目标搜索航路。

一种无人机搜索航路建立装置，包括：

模型建立模块，用于获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型；

航路建立模块，用于基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；

航路调整模块，用于在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种无人机搜索航路建立方法的流程图；

图2为本发明实施例中的另一流程图；

图3为本发明实施例中一种无人机搜索航路建立装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供一种无人机搜索航路建立方法，如图1所示，包括：

步骤1：获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型；

步骤2：基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；

步骤3：在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路。

在该实施例中，在无人机的初始飞行过程中，无法确定目标飞行位置的准确位置，只能大致确定目标飞行位置所在的区域范围。

在该实施例中，所述动态环境模型随着所述无人机飞行位置的变化而动态改变。

在该实施例中，所述初始搜索航路为针对所述动态环境模型的所确定的环境下的航路，随着动态环境模型的改变，所述初始搜索航路也随之改变。

上述设计方案的有益效果是：在目标飞行位置不确定的情况下，根据无人机的观测范围，来建立动态环境模型，从而确定初始搜索航路，从而动态建立无人机的最优航路，保证无人机飞行的效率，并在监测到存在障碍物威胁时，及时对初始搜索航路进行动态调整，保证航路的安全性。

实施例2

基于实施例1的基础上，本发明实施例i提供一种无人机搜索航路建立方法，所述步骤1包括：

获取所述无人机飞行范围的地图图像，并在所述地图图像上对所述初始飞行位置进行第一标注，对所述目标位置所在的区域范围进行第二标注；

基于所述第一标注、第二标注，根据所述无人机的起飞与降落规律，确定起飞与降落的第一空中区域，并获取连接所述第一空中区域的第二空中区域；

基于所述第一空中区域、第二空中区域，建立动态环境模型。

在该实施例中，所述第一标注为对确定的初始飞行位置进行标注，第二标注为对一个区域进行标注。

在该实施例中，所述第一空中区域为无人机起飞与降落所在的空中区域，在不同的高度；所述第二空中区域为无人机在完成起飞过程后的飞行区域，可以判定为在同一高度。

在该实施例中，所述动态环境模型的建立与所述第一空中区域、第二空中区域的环境，例如风速、风向、云层等相关。

上述设计方案的有益效果是：通过根据无人机飞行范围的地图图像，从而获取对应的空中区域，通过对空中区域的环境进行分析，建立动态环境模型，为确定无人机的航线提供基础。

实施例3

基于实施例2的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，基于所述第一空中区域、第二空中区域，建立动态环境模型包括：

获取所述第一空中区域、第二空中区域的第一图片、第二图片，基于预设的天气预测模型，得到基本天气信息；

基于所述第一空中区域，确定所述无人机的起飞航路，在起飞过程中，获取所述无人机的视野观测图像；

基于所述无人机在起飞过程中的飞行参数，结合所述视野观测图像，确定所述视野观测图像对应天空区域的具体空中信息；

基于所述基本天气信息、具体空中信息，获取所述第二空中区域与视野观测图像中重合空中区域的环境信息；

基于所述环境信息，对所述第二空中区域进行环境标注，得到环境参数分布图，基于所述环境参数分布图，建立静态环境模型；

基于所述无人机的视野观测图像的改变，对所述静态环境模型随时间进行改变，得到动态环境模型。

在该实施例中，所述基本天气信息为在所述无人机起飞之前对空中区域进行检测得到，包括多云、风力、风向等信息。

在该实施例中，所述所述无人机的起飞航路为所述无人机达到标准飞行高度前的起飞路径。

在该实施例中，所述无人机的视野观测图像与所述无人机匹配的视野观测装置相关。

在该实施例中，所述具体空中信息为视野图像中的云层分布、风力等级分布、风向分布。

在该实施例中，首先无人机根据起飞航路进行起飞，并获取在起飞过程中的视野图像，来得到静态环境模型，随着无人机在起飞航路的变化，视野图像发生改变，基于静态环境模型来得到动态环境模型。

上述设计方案的有益效果是：通过根据起飞前对空中区域的天气预测，和起飞过程中获取的视野图像，更加准确获取空中环境信息，建立准确的静态环境模型，根据无人机位置的改变，得到动态环境模型，保证了动态环境模型确定的空中区域的准确性以及对空中区域的环境监测的时效性，从而为航路确定提供准确的数据基础。

实施例4

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，步骤2，基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路包括：

基于所述无人机的飞行规则，根据所述动态环境模型，对所述动态环境模型对应的目标空中区域进行飞行标记，并基于飞行标记结果，确定所述目标空中区域中的可飞行区域；

基于所述可飞行区域的环境信息，结合所述无人机在不同环境下的飞行损耗，建立所述无人机的初始搜索航路。

在该实施例中，所述无人机的飞行规则包括在可飞行的风力范围、在不同风力下飞行难度、可飞行的云层要求、在不同云层下飞行难度等，例如在风力为零、无云层的空中区域的飞行难度指数为0.1，在风力较大且与飞行方向相反的空中区域的飞行难度指数为0.3，在云层密度较高的空中区域不可进行飞行。

在该实施例中，所述飞行标记包括可飞行、不可飞行，可飞行标记下包括飞行难度等级。

在该实施例中，所述飞行损耗为无人机在不同环境下的空中区域飞行的油耗量。

上述设计方案的有益效果是：通过根据所述动态环境模型对空中区域对无人机飞行的可行性和难度进行飞行标记，结合无人机自身的飞行损耗，建立初始搜索航路，使得初始搜索航路满足安全性的同时，是无人机的损耗达到最低，保证初始搜索航路的最优性。

实施例5

基于实施例4的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，所述飞行标记结果根据所动态环境模型的环境信息的动态改变而变化，所述初始搜索航路根据所述飞行标记结果的改变而随时进行更新。

上述设计方案的有益效果是：通过根据动态环境模型实时对飞行的空中区域环境进行监测，保证建立得到的初始搜索航路可以根据最新的环境信息得到，保证初始搜索航路的时效性。

实施例6

基于实施例4的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，基于所述可飞行区域的飞行标记，结合所述无人机在不同环境下的飞行损耗，建立所述无人机的初始搜索航路包括：

获取在所述可飞行区域的起点，并确定所述可飞行区域的边界点，并基于所述边界点的飞行标记结果，确定所述边界点的可飞行终点；

根据所述起点、可飞行终点之间的飞行标记，确定所述起点到所述可飞行终点之间的可飞行区域，并获取所述可飞行区域的目标飞行标记；

基于所述无人机的飞行标准，根据所述目标飞行标记，确定所述可飞行区域的可飞行子航路；

获取基本飞行评价指标，基于所述评价指标之间的关联关系，对所述评价指标进行层次构建，得到评价指标体系，并基于层级关系，以及每层中评价指标间的相互重要程度，为评价指标体系中的每个评价指标赋予权重值，得到目标评级指标体系；

基于所述无人机的飞行参数，确定所述无人机在所述可飞行子航路的指标参数，将所述指标参数输入所述评级指标体系对应的位置中，得到对所述可行子航路的评价值；

选取所述评价值大于预设评价值的可行子航路作为目标子航路，基于所述目标子航路之间的衔接度，建立多条可飞行航路；

基于所述无人机在不同环境下的飞行损耗，从所述多条可飞行航路中选取飞行损耗最小的作为目标飞行航路；

提取所述目标飞行航路中相邻目标子航路间的衔接点，基于所述无人机的飞行习惯，对所述衔接点进行平滑处理，得到初始搜索航路。

在该实施例中，所述可飞行区域的边界点为可飞行区域的边界，且为无人机的飞行方向，所述边界点的飞行标记结果满足飞行条件时可作为可飞行终点。

在该实施例中，所述可飞行区域为满足无人机飞行环境的区域。

在该实施例中，所述无人机的飞行标准包括飞行路线标准，根据此可获取在可飞行区域中可以完成飞行的多条子航线。

在该实施例中，所述飞行评价指标包括飞行速度、飞行加速度、飞行高度、飞行续航时间、无人机平衡性等，关联关系例如可以是飞行加速度决定飞行速度，飞行速度决定无人机平衡性，飞行速度、飞行加速度、飞行高度决定飞行续航时间，对应层次构建例如为飞行速度、飞行加速度、飞行续航时间依次层级连接。

在该实施例中，每个评价指标赋予权重值例如为飞行速度、飞行高度的相互重要程度为0.5，飞行速度、无人机平衡性的相互重要程度为0.8，飞行高度、无人机平衡性的相互重要程度为0.6，可设置飞行速度、无人机平衡性、飞行高度的权重为0.9、0.8、0.7。

在该实施例中，对所述相邻目标子航路间的衔接点进行平滑处理可以保证初始搜索航路的稳定性和安全性。

上述设计方案的有益效果是：通过可飞行区域的环境、挤一挤无人机飞行的标准和评价指标，从可飞行航路中选取最优的航路作为初始搜索航路，保证了初始搜索航路的飞行安全性、飞行效率，减少飞行损耗。

实施例7

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，步骤3之前，还包括：判断所述动态环境模型中是否出现障碍物，包括：

对所述动态环境模型根据观测距离设置区域面积上限，动态检测标准；

当所述动态环境模型中出现可疑物体时，对所述可疑物体的区域面积和动态进行检测；

当所述可疑物体的区域面积超过所述区域面积上限且为静止状态时，确定所述可疑物体为第一类型障碍物；

当所述可疑物体的区域面积超过所述区域面积上限且为运动状态时，确定所述可疑物体为第二类型障碍物；

否则，确定所述动态环境模型没有出现障碍物。

上述设计方案的有益效果是：通过对动态环境模型设置区域面积上限、对速度上限，来检测动态环境模型的可疑物体是否对无人机的飞行造成威胁，从大小和速度两方面，保证了对障碍物检测的准确性，并对障碍物进行分类，为航线的调整提供准确的数据基础。

实施例8

基于实施例1的基础上，本发明提供一种无人机搜索航路建立方法，如图2所示，所述步骤3中，在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路包括：

步骤3-1，当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整；

步骤3-2，当障碍物为第二类型障碍物时，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离，若是，确定对所述初始搜索航路进行调整。

在该实施例中，所述第一类型障碍物为静态障碍物。

在该实施例中，所述第二乐星障碍物为动态障碍物。

上述设计方案的有益效果是：通过根据障碍物的类型的不同，采取不同的对障碍物的分析方式，针对性对初始搜索航路进行调整，保证对初始搜索航路调整的有效性和准确性。

实施例9

基于实施例8的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整包括：

对所述动态环境模型中的空间区域进行栅格划分，得到空间栅格模型，标记所述初始搜索航路在所述空间栅格模型所占的第一栅格，并基于所述无人机的安全飞行半径，在所述第一栅格的边界进行拓展，得到第二栅格，基于所述第一栅格、第二栅格，得到第一目标栅格；

在所述空间栅格模型下确定所述第一类型障碍物所占的第二目标栅格，并当所述第一目标栅格、第二目标栅格存在重叠时，确定所述第一类型障碍物对所述初始搜索航路造成阻碍；

确定与所述第一目标栅格、第二目标栅格存在重叠的第三目标栅格，并基于所述第三目标栅格，从所述初始搜索航路提取待调整子航路；

基于所述第三目标栅格附近的动态环境信息，重新规划所述待调整子航路，得到最新子航路；

获取所述待调整子航路向最新子航路改变时，所述无人机的飞行控制参数变化，以及根据评价指标体系，获取对所述最新子航路的航线评价值；

基于所述飞行控制参数变化、航线评价值，评估从所述调整子航路改变为所述最新子航路的综合飞行系数，并判断所述综合飞行系数是否大于预设飞行系数；

若是，基于所述最新子航路，对所述初始搜索航路进行调整，得到目标搜索航路；

否则，以所述无人机的最新飞行位置为起点，以所述初始搜索航路的终点为终点，利用所述动态环境模型，重新规划一条区别与所述初始搜索航路且不经过所述第二目标栅格所在的空间区域的最新搜索航路；

基于所述评价指标体系，获取对所述最新搜索航路的最新评价值，并判断所述最新评价值与初始搜索航路对应的评价值的差值，是否在预设差值范围内；

若是，确定所述最新搜索航路为目标搜索航路；

否则，将所述最新子航路确定的目标搜索航路的评价值与所述最新评价值进行比较，选取评价值较大所对应的搜索航路，作为目标搜索航路。

在该实施例中，所述第一类型障碍物为静态障碍物。

在该实施例中，所述最新子航路不经过所述第二目标栅格、第三目标栅格。

在该实施例中，所述综合飞行系数用于综合评估飞行航线改变时的飞行操作难度和最新子航路的航路安全性、飞行效率等确定所述最新子航路的优越性，所述优越性越好，对应的综合飞行系数越大。

在该实施例中，对搜索航路的评价值均根据目标评价指标体系获取，搜索航路的性能越好，所述评价值越大。

在该实施例中，所述最新评价值小于所述初始搜索航路对应的评价值。

上述设计方案的有益效果是：通过再确定障碍物后，根据障碍物在空中所占的区域，对初始搜索航路进行调整，根据障碍物的特征，调整方式一种为对障碍物进行避障后返回至初始搜索航路，另一种为直接重新规划航路，并对两种航路进行比较，综合选取最优的航路，对初始搜索航路进行动态调整，在保证航路的安全性的同时，提供飞行效率。

实施例10

基于实施例8的基础上，本发明实施例提供一种无人机搜索航路建立方法，步骤3-2中，当障碍物为第二类型障碍物时，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离，若是，确定对所述初始搜索航路进行调整包括：

在预设时间内对所述第二类型障碍物进行检测分析，预测所述第二类型障碍物的飞行轨迹；

基于所述第二类型障碍物的飞行轨迹，以及所述无人机的初始搜索航路，并根据如下公式，确定所述无人机与所述第二类型障碍物的最近距离；

其中，表示所述无人机与所述第二类型障碍物的最近距离，表示所述无人机在最近距离对应位置处的飞行曲线半径，i=1时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在x轴上的距离，表示在x轴上的视野误差；i=2时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在y轴上的距离，表示在y轴上的视野误差；i=3时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在z轴上的距离，表示在z轴上的视野误差；

基于所述第二类型障碍物的飞行规律，以及所述无人机的飞行规律，确定所述第二类型障碍物和无人机在最近距离时的飞行速度；

基于所述第二类型障碍物和无人机在最近距离时的飞行速度，并根据如下公式，确定安全距离；

其中，表示所述安全距离，表示所述无人机在最近距离时的飞行速度，表示所述第二类型障碍物的飞行速度，表示所述无人机的飞行速度方向与第二类型障碍物的飞行速度方向的夹角，表示所述无人机在最近距离时的加速度，表示所述第二类型障碍物的飞行加速度，表示所述无人机的飞行加速度方向与第二类型障碍物的飞行加速度方向的夹角，表示预设距离；

基于所述所述无人机与所述第二类型障碍物为最近距离时的位置，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离；

若是，基于所述第二类型障碍物的飞行规律，以所述初始搜索航路为参考，重新规划所述无人机的搜索航路；

否则，不对所述初始搜索航路进行调整。

在该实施例中，获取第二类型障碍物的飞行轨迹和所述无人机的初始搜索航路后，建立坐标系来表征所述飞行轨迹和初始搜索航路的具体位置。

在该实施例中，在x、y、z轴的视野误差与坐标系的建立方式、距离精度相关，取值均为（0.1，0.5）。

在该实施例中，所述无人机在最近距离对应位置处的飞行曲线半径与视野误差的乘积用来表示对最近距离产生的影响。

在该实施例中，所述的取值范围为(0.80，1.00），且。

在该实施例中，对于公式例如可以是，i=1时，=10m，i=2时，=15m，i=3时，=20m，则。

在该实施例中，所述预设距离为根据实际中大多数无人机设定的安全距离。

在该实施例中，对于公式例如可以是，=30公里/每小时，=40公里/每小时，=0.65，=10公里/每小时平方，=5公里/每小时平方，=0.86，=3m，则=9m，若，表明所述最近距离超过安全距离，需要对所述初始搜索航路进行调整。

上述设计方案的有益效果是：通过对第二类型障碍物即动态障碍物的飞行轨迹和飞行参数，与所述无人机在初始搜索航路的飞行参数进行分析，确定是否会超过安全距离，在超过安全距离后，基于所述第二类型障碍物的飞行轨迹和飞行参数，来调整初始搜索航路，保证调整后的航路的安全性。

实施例11

一种无人机搜索航路建立装置，如图3所示，包括：

模型建立模块，用于获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型；

航路建立模块，用于基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；

航路调整模块，用于在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路。

上述设计方案的有益效果是：在目标飞行位置不确定的情况下，根据无人机的观测范围，来建立动态环境模型，从而确定初始搜索航路，从而动态建立无人机的最优航路，保证无人机飞行的效率，并在监测到存在障碍物威胁时，及时对初始搜索航路进行动态调整，保证航路的安全性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种无人机搜索航路建立方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型；

步骤1包括：

获取所述无人机飞行范围的地图图像，并在所述地图图像上对所述初始飞行位置进行第一标注，对所述目标飞行位置所在的区域范围进行第二标注；

基于所述第一标注、第二标注，根据所述无人机的起飞与降落规律，确定起飞与降落的第一空中区域，并获取连接所述第一空中区域的第二空中区域；

基于所述第一空中区域、第二空中区域，建立动态环境模型，具体包括：

获取所述第一空中区域、第二空中区域的第一图片、第二图片，基于预设的天气预测模型，得到基本天气信息；

基于所述第一空中区域，确定所述无人机的起飞航路，在起飞过程中，获取所述无人机的视野观测图像；

基于所述无人机在起飞过程中的飞行参数，结合所述视野观测图像，确定所述视野观测图像对应天空区域的具体空中信息；

基于所述基本天气信息、具体空中信息，获取所述第二空中区域与视野观测图像中重合空中区域的环境信息；

基于所述环境信息，对所述第二空中区域进行环境标注，得到环境参数分布图，基于所述环境参数分布图，建立静态环境模型；

基于所述无人机的视野观测图像的改变，对所述静态环境模型随时间进行改变，得到动态环境模型；

步骤2：基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；

步骤3：在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路；

所述步骤3中，在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路包括：

当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整；

当障碍物为第二类型障碍物时，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离，若是，确定对所述初始搜索航路进行调整，具体包括：

在预设时间内对所述第二类型障碍物进行检测分析，预测所述第二类型障碍物的飞行轨迹；

基于所述第二类型障碍物的飞行轨迹，以及所述无人机的初始搜索航路，并根据如下公式，确定所述无人机与所述第二类型障碍物的最近距离；

其中，表示所述无人机与所述第二类型障碍物的最近距离，表示所述无人机在最近距离对应位置处的飞行曲线半径，i=1时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在x轴上的距离，表示在x轴上的视野误差；i=2时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在y轴上的距离，表示在y轴上的视野误差；i=3时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在z轴上的距离，表示在z轴上的视野误差；

基于所述第二类型障碍物的飞行规律，以及所述无人机的飞行规律，确定所述第二类型障碍物和无人机在最近距离时的飞行速度；

基于所述第二类型障碍物和无人机在最近距离时的飞行速度，并根据如下公式，确定安全距离；

其中，表示所述安全距离，表示所述无人机在最近距离时的飞行速度，表示所述第二类型障碍物的飞行速度，表示所述无人机的飞行速度方向与第二类型障碍物的飞行速度方向的夹角，表示所述无人机在最近距离时的加速度，表示所述第二类型障碍物的飞行加速度，表示所述无人机的飞行加速度方向与第二类型障碍物的飞行加速度方向的夹角，表示预设距离；

基于所述无人机与所述第二类型障碍物为最近距离时的位置，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离；

若是，基于所述第二类型障碍物的飞行规律，以所述初始搜索航路为参考，重新规划所述无人机的搜索航路；

否则，不对所述初始搜索航路进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种无人机搜索航路建立方法，其特征在于，步骤2，基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路包括：

基于所述无人机的飞行规则，根据所述动态环境模型，对所述动态环境模型对应的目标空中区域进行飞行标记，并基于飞行标记结果，确定所述目标空中区域中的可飞行区域；

基于所述可飞行区域的飞行标记，结合所述无人机在不同环境下的飞行损耗，建立所述无人机的初始搜索航路。

3.根据权利要求2所述的一种无人机搜索航路建立方法，其特征在于，所述飞行标记结果根据所动态环境模型的环境信息的动态改变而变化，所述初始搜索航路根据所述飞行标记结果的改变而随时进行更新。

4.根据权利要求2所述的一种无人机搜索航路建立方法，其特征在于，基于所述可飞行区域的飞行标记，结合所述无人机在不同环境下的飞行损耗，建立所述无人机的初始搜索航路包括：

获取在所述可飞行区域的起点，并确定所述可飞行区域的边界点，并基于所述边界点的飞行标记结果，确定所述边界点的可飞行终点；

根据所述起点、可飞行终点之间的飞行标记，确定所述起点到所述可飞行终点之间的可飞行区域，并获取所述可飞行区域的目标飞行标记；

基于所述无人机的飞行标准，根据所述目标飞行标记，确定所述可飞行区域的可飞行子航路；

获取基本飞行评价指标，基于所述评价指标之间的关联关系，对所述评价指标进行层次构建，得到评价指标体系，并基于层级关系，以及每层中评价指标间的相互重要程度，为评价指标体系中的每个评价指标赋予权重值，得到目标评级指标体系；

基于所述无人机的飞行参数，确定所述无人机在所述可飞行子航路的指标参数，将所述指标参数输入所述评级指标体系对应的层级中，得到对所述可飞行子航路的评价值；

选取所述评价值大于预设评价值的可行子航路作为目标子航路，基于所述目标子航路之间的衔接度，建立多条可飞行航路；

基于所述无人机在不同环境下的飞行损耗，从所述多条可飞行航路中选取飞行损耗最小的作为目标飞行航路；

提取所述目标飞行航路中相邻目标子航路间的衔接点，基于所述无人机的飞行习惯，对所述衔接点进行平滑处理，得到初始搜索航路。

5.根据权利要求1所述的一种无人机搜索航路建立方法，其特征在于，步骤3之前，还包括：判断所述动态环境模型中是否出现障碍物，包括：

对所述动态环境模型根据观测距离设置区域面积上限，动态检测标准；

当所述动态环境模型中出现可疑物体时，对所述可疑物体的区域面积和动态进行检测；

当所述可疑物体的区域面积超过所述区域面积上限且为静止状态时，确定所述可疑物体为第一类型障碍物；

当所述可疑物体的区域面积超过所述区域面积上限且为运动状态时，确定所述可疑物体为第二类型障碍物；

否则，确定所述动态环境模型没有出现障碍物。

6.根据权利要求1所述的一种无人机搜索航路建立方法，其特征在于，当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整包括：

对所述动态环境模型中的空间区域进行栅格划分，得到空间栅格模型，标记所述初始搜索航路在所述空间栅格模型所占的第一栅格，并基于所述无人机的安全飞行半径，在所述第一栅格的边界进行拓展，得到第二栅格，基于所述第一栅格、第二栅格，得到第一目标栅格；

在所述空间栅格模型下确定所述第一类型障碍物所占的第二目标栅格，并当所述第一目标栅格、第二目标栅格存在重叠时，确定所述第一类型障碍物对所述初始搜索航路造成阻碍；

确定与所述第一目标栅格、第二目标栅格存在重叠的第三目标栅格，并基于所述第三目标栅格，从所述初始搜索航路提取待调整子航路；

基于所述第三目标栅格附近的动态环境信息，重新规划所述待调整子航路，得到最新子航路；

获取所述待调整子航路向最新子航路改变时，所述无人机的飞行控制参数变化，以及根据目标评价指标体系，获取对所述最新子航路的航线评价值；

基于所述飞行控制参数变化、航线评价值，评估从所述调整子航路改变为所述最新子航路的综合飞行系数，并判断所述综合飞行系数是否大于预设飞行系数；

若是，基于所述最新子航路，对所述初始搜索航路进行调整，得到目标搜索航路；

否则，以所述无人机的最新飞行位置为起点，以所述初始搜索航路的终点为终点，利用所述动态环境模型，重新规划一条区别与所述初始搜索航路且不经过所述第二目标栅格所在的空间区域的最新搜索航路；

基于所述评价指标体系，获取对所述最新搜索航路的最新评价值，并判断所述最新评价值与初始搜索航路对应的评价值的差值，是否在预设差值范围内；

若是，确定所述最新搜索航路为目标搜索航路；

否则，将所述最新子航路确定的目标搜索航路的评价值与所述最新评价值进行比较，选取评价值较大所对应的搜索航路，作为目标搜索航路。

7.一种无人机搜索航路建立装置，其特征在于，包括：

模型建立模块，用于获取初始飞行位置、目标飞行位置所在的区域范围，并确定所述初始飞行位置到目标飞行位置所在的区域范围的动态环境模型，包括：

获取所述无人机飞行范围的地图图像，并在所述地图图像上对所述初始飞行位置进行第一标注，对所述目标飞行位置所在的区域范围进行第二标注；

基于所述第一标注、第二标注，根据所述无人机的起飞与降落规律，确定起飞与降落的第一空中区域，并获取连接所述第一空中区域的第二空中区域；

基于所述第一空中区域、第二空中区域，建立动态环境模型，具体包括：

获取所述第一空中区域、第二空中区域的第一图片、第二图片，基于预设的天气预测模型，得到基本天气信息；

基于所述第一空中区域，确定所述无人机的起飞航路，在起飞过程中，获取所述无人机的视野观测图像；

基于所述无人机在起飞过程中的飞行参数，结合所述视野观测图像，确定所述视野观测图像对应天空区域的具体空中信息；

基于所述基本天气信息、具体空中信息，获取所述第二空中区域与视野观测图像中重合空中区域的环境信息；

基于所述环境信息，对所述第二空中区域进行环境标注，得到环境参数分布图，基于所述环境参数分布图，建立静态环境模型；

基于所述无人机的视野观测图像的改变，对所述静态环境模型随时间进行改变，得到动态环境模型；

航路建立模块，用于基于所述动态环境模型，建立所述无人机的初始搜索航路；

航路调整模块，用于在所述动态环境模型监测到存在障碍物威胁时，对所述初始搜索航路进行动态调整，得到目标搜索航路；

所述航路调整模块包括：

当障碍物为第一类型障碍物，且所述第一类型障碍物在所述初始搜索航路上时，确定对所述初始搜索航路进行调整；

当障碍物为第二类型障碍物时，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离，若是，确定对所述初始搜索航路进行调整，具体包括：

在预设时间内对所述第二类型障碍物进行检测分析，预测所述第二类型障碍物的飞行轨迹；

基于所述第二类型障碍物的飞行轨迹，以及所述无人机的初始搜索航路，并根据如下公式，确定所述无人机与所述第二类型障碍物的最近距离；

其中，表示所述无人机与所述第二类型障碍物的最近距离，表示所述无人机在最近距离对应位置处的飞行曲线半径，i=1时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在x轴上的距离，表示在x轴上的视野误差；i=2时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在y轴上的距离，表示在y轴上的视野误差；i=3时，表示所述无人机与所述第二类型障碍物在z轴上的距离，表示在z轴上的视野误差；

基于所述第二类型障碍物的飞行规律，以及所述无人机的飞行规律，确定所述第二类型障碍物和无人机在最近距离时的飞行速度；

基于所述第二类型障碍物和无人机在最近距离时的飞行速度，并根据如下公式，确定安全距离；

其中，表示所述安全距离，表示所述无人机在最近距离时的飞行速度，表示所述第二类型障碍物的飞行速度，表示所述无人机的飞行速度方向与第二类型障碍物的飞行速度方向的夹角，表示所述无人机在最近距离时的加速度，表示所述第二类型障碍物的飞行加速度，表示所述无人机的飞行加速度方向与第二类型障碍物的飞行加速度方向的夹角，表示预设距离；

基于所述无人机与所述第二类型障碍物为最近距离时的位置，判断所述无人机是否与所述第二类型障碍物的最近距离是否超过安全距离；

若是，基于所述第二类型障碍物的飞行规律，以所述初始搜索航路为参考，重新规划所述无人机的搜索航路；

否则，不对所述初始搜索航路进行调整。

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