CN115494880B - 一种无人机航线规划方法、系统、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无人机航线规划方法、系统、终端及存储介质，其属于无人机航线规划技术领域，包括确定无人机的任务信息，所述任务信息包括任务目标信息、任务需求信息；根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式；根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息。本申请具有实现无人机航线的智能规划的效果。

Description

一种无人机航线规划方法、系统、终端及存储介质

技术领域

本申请涉及无人机航线规划技术领域，尤其是涉及一种无人机航线规划方法、系统、终端及存储介质。

背景技术

无人机遥感技术是目前通过近低空获取地表信息的手段之一，它采用无线电遥感设备及地面控制系统进行操作，具有体积小、重量轻、飞行速度缓慢以及拍摄范围广等优势。由于这种技术具有快速、安全、经济等特点，已经成为世界各国研究的热点，逐步从开发实现向实际应用方向过渡。测量型无人机是利用先进的无人驾驶技术、传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、全球卫星导航技术、定位定姿技术和遥感等技术，快速获取国土、资源、环境、事件等空间遥感信息，并可进行实时处理、建模和分析。

目前，测量型无人机的航线规划大多局限于二维环境，而实际应用中需要对复杂目标进行三维建模，所以航线规划需要扩展到三维，即解决三维建模的覆盖问题。计算机视觉及控制领域的研究主要主要集中于未知环境下的SLAM以及SfM，但SLAM技术构建的地图仅为无人机避障导航所用，精度不高且存在一定的信息缺失；而SfM多为研究如何从多张异质高重叠像片构件三维模型，并不关心怎样的航线规划才能满足“高重叠”的要求。也有一些需要对三维建模的覆盖问题进行规划的研究，目前测绘行业所应用的三维建模方式多为航空倾斜摄影测量，因飞行高度不会低于建筑物的高度且摄影角度固定，所以会造成建筑物下半部或者被遮挡的部分拍不到。即存在不可避免的遮挡，致使获取的建筑物的侧面纹理信息不完整。

发明内容

本申请提供一种无人机航线规划方法、系统、终端及存储介质，具有实现无人机航线的自主规划的特点。

本申请目的一是提供一种无人机航线规划方法。

本申请的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人机航线规划方法，包括：

确定无人机的任务信息，所述任务信息包括任务目标信息、任务需求信息；

根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式；

根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息。

通过采用上述技术方案，首先由操作员加载无人机的任务信息，确定无人机航拍任务目标的经纬度和范围信息，以及航拍任务需求的旁向重叠率、分辨率信息；接着，根据无人机航拍任务的经纬度和范围信息，确定无人机采用的航拍模式，对于目标范围较大且分辨率要求不高的航拍任务，选择平行巡航的航拍模式，对于目标范围较小且分辨率较高的航拍任务，选择竖直环绕的航拍模式；最后，根据航拍模式和任务信息，生成无人机的航线规划信息，实现无人机航线的自主规划。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式，包括：

根据所述任务目标信息，获取目标拍摄区的轮廓线及目标拍摄区外的环绕区外边界，所述环绕区为目标拍摄区轮廓线外第一预设距离内的区域；

获取所述目标拍摄区和环绕区的高度信息及目标拍摄区和环绕区的高度分布信息；

根据所述任务需求信息，确定无人机航拍的拍摄距离；

根据所述高度信息和拍摄距离，确定无人机的拍摄模式。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述获取所述目标拍摄区和环绕区的高度信息及目标拍摄区和环绕区的高度分布信息，包括:

获取所述目标拍摄区和环绕区的地形地图，所述地形地图包含有目标拍摄区和环绕区内所有位置的海拔信息；

根据所述海拔信息，得到目标拍摄区和环绕区内所有位置的高度信息；

根据所述海拔信息，基于预设的分区原则，得到目标拍摄区和环绕区内的高度分布信息。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息，包括：

根据所述环绕区及其高度信息，获取环绕区的飞行威胁信息；

根据所述飞行威胁信息，确定安全区；

根据所述安全区和轮廓线，生成无人机的航线规划信息。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息，还包括：

根据所述目标拍摄区的高度信息，得到无人机航线的最大高度值和最小高度值

若航拍模式为环绕模式，根据所述高度信息及旁向重叠率信息，得到环绕航线的高度间隔；

根据根据所述最大高度值、最小高度值及高度区间，生成无人机的航线规划信息。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述任务目标信息包括任务目标的经纬度信息和任务目标的高度信息。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述任务需求信息包括任务的分辨率需求信息、任务的重叠率需求信息及任务的结果需求信息。

本申请目的二是提供一种无人机航线规划系统。

本申请的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人机航线规划系统，包括，第一确定模块，用于确定无人机的任务信息，所述任务信息包括任务目标信息、任务需求信息；

第二确认模块，用于根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式；

生成模块，用于根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息。

本申请目的三是提供一种终端。

本申请的上述申请目的三是通过以下技术方案得以实现的：

一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行的上述无人机航线规划方法的计算机程序指令。

本申请目的四是提供一种计算机介质，能够存储相应的程序。

本申请的上述申请目的四是通过以下技术方案得以实现的：

一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种无人机航线规划方法的计算机程序。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.首先由操作员加载无人机的任务信息，确定无人机航拍任务目标的经纬度和范围信息，以及航拍任务需求的旁向重叠率、分辨率信息；接着，根据无人机航拍任务的经纬度和范围信息，确定无人机采用的航拍模式，对于目标范围较大且分辨率要求不高的航拍任务，选择平行巡航的航拍模式，对于目标范围较小且分辨率较高的航拍任务，选择竖直环绕的航拍模式；最后，根据航拍模式和任务信息，生成无人机的航线规划信息，实现无人机航线的自主规划。

附图说明

图1是本申请实施例中无人机航线规划方法的流程示意图。

图2是本申请实施例中无人机航线规划系统的结构示意图。

附图标记说明：1、第一确认模块；2、第二确认模块。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例作出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合说明书附图对本申请实施例做进一步详细描述。

本申请提供一种无人机航线规划方法，所述方法的主要流程描述如下。

如图1所示：

步骤S101：确定无人机的任务信息。

无人机的任务信息即无人机一次飞行任务的任务目标信息和任务需求信息，其中，任务目标即无人机的航拍主体，任务目标信息包括任务目标的经纬度信息和任务目标的高度信息，经纬度信息即航拍主体标志点的经纬度，航拍主体的标志点依据日常的规则确定，例如，一个大厦的标志点为大厦的正门，一个公交站的标志点为站牌；高度信息即航拍主体的最高点高度。

任务需求信息包括分辨率需求信息、任务的重叠率需求信息及任务的结果需求信息，分辨率需求信息即航拍所得图像的分辨率大小需求，根据分辨率信息可进一步得到航拍的拍摄距离，重叠率需求信息即相邻航线所得图像的重叠概率，重叠率的大小影响后续建模的精细度，由重叠率越大的照片建模，其模型的精细度越高，但重叠率越大同时意味着航拍任务的作业量也越大，其航线也越复杂，使得作业效率下降，因此，再一次航拍任务中，需要综合模型精细度需求和任务作业量，对图像的重叠率进行合理的设定，现在普遍实行的重叠率设定为大于等于60%，本申请实施例中，采用现行的重叠率设定值，即大于等于60%；结果需求信息即航拍任务的最终结果需求，即航拍所得图像用于生成模型的精细度需求，根据模型的精细度需求，可对航拍的重叠率和分辨率进行设定，使得所得图像满足精细度需求。

步骤S102：根据任务信息，获取目标观测区域的卫星地图。

在确定无人机的任务信息后，根据任务信息中的经纬度信息，从预存的卫星地图上，获取与经纬度信息对应的区域卫星地图，即为目标观测区域的卫星地图。

步骤S103：根据任务信息和卫星图像，生成无人机的航线信息。

获取了目标观测区域的卫星图像后，首先根据任务信息中任务目标的经纬度信息，绘制任务目标的边界，通过折线和曲线描绘任务目标的外围轮廓，并将临近的射线或曲线的端部相连，形成一个封闭的目标平面，目标平面的边线就是任务目标的边界。

接着，根据任务信息的结果需求信息，选择拍摄模式；在本申请实施例中，拍照模式设定为两种，一种是在同一高度下的巡航拍摄模式，另一种是不同高度下的环绕拍摄模式；具体的，先对比任务目标的观测区域面积值与预设面积阈值，当观测区域面积值大于预设面积阈值，即在进行目标区域较大的拍摄任务时，一般情况下此类任务对图像的分辨率的要求宽度较大，为提高作业效率，采用巡航拍摄模式；当观测区域面积值小于预设面积阈值，即在进行目标区域较小的拍摄任务时，一般情况下此类任务对图像的分辨率有较高的要求，需要对拍摄目标采用贴近飞行的方法，采用环绕拍摄模式。

在确定拍照模式后，根据任务目标信息获取任务目标的周边空域信息；周边空域信息即任务目标的边界以外，距任务目标边界固定距离以内的三维空间信息，其中包括有此空间内的所有物体的信息；根据周边空域信息，获取飞行威胁信息，所述飞行威胁信息为周边空域内，距任务目标边界小于阈值的任意物体的位置信息及范围信息，可以理解的是，无人机在对任务目标进行拍摄时，需要一定的拍摄距离，以保证所得图像的分辨率和拍摄的效率，在本申请实施例中，将无人机装配的拍摄装置的最佳拍摄距离设定为阈值，当周边空域内，存在距离任务目标边界小于此阈值的物体，全部视为飞行威胁，并获取这些物体的位置信息和范围信息，组成飞行威胁信息。

在确定飞行威胁信息后，就可以得到任务目标周边的安全航行区域，在安全航行区域内，无人机可根据预设的航线规划公式，对无人机航线进行规划，具体的，航线规划中的重点是要规划相邻航线间隔，本申请实施例中，航线规划公式就是对相邻航线间隔进行计算，得到较佳的航线间隔；航线规划公式为：d=a*b*(1-x)，其中d表示相邻航线间隔，a表示无人机的分辨率需求，b表示无人机拍摄的图像尺寸，x表示无人机的重叠率需求。

本申请还提供一种无人机航线规划系统，如图2所示，一种无人机航线规划系统包括，第一确定模块1，用于确定无人机的任务信息，所述任务信息包括任务目标信息、任务需求信息；第二确认模块2，用于根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式；生成模块3，用于根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息。

为了更好地执行上述方法的程序，本申请还提供一种终端，终端包括存储器和处理器。

其中，存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令以及用于实现上述无人机航线规划方法的指令等；存储数据区可存储上述无人机航线规划方法中涉及到的数据等。

处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器内的数据，执行本申请的各种功能和处理数据。处理器可以为特定用途集成电路、数字信号处理器、数字信号处理装置、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、中央处理器、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述无人机航线规划方法的计算机程序。

以上描述仅为本申请得较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种无人机航线规划方法，其特征在于，包括：

确定无人机的任务信息，所述任务信息包括任务目标信息、任务需求信息；

根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式；

根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息；

其中，所述根据所述任务目标信息和任务需求信息，确定无人机的航拍模式，包括：

根据所述任务目标信息，获取目标拍摄区的轮廓线及目标拍摄区外的环绕区外边界，所述环绕区为目标拍摄区轮廓线外第一预设距离内的区域；

获取所述目标拍摄区和环绕区的高度信息及目标拍摄区和环绕区的高度分布信息；

根据所述任务需求信息，确定无人机航拍的拍摄距离；

根据所述高度信息、高度分布信息及拍摄距离，确定无人机的航拍模式：

将所述目标拍摄区的区域面积值与预设面积阈值对比，确定无人机航拍的拍摄模式：当区域面积值大于预设面积阈值，采用巡航拍摄模式；当区域面积值小于预设面积阈值，采用环绕拍摄模式。

2.据权利要求1所述的无人机航线规划方法，其特征在于，所述获取所述目标拍摄区和环绕区的高度信息及目标拍摄区和环绕区的高度分布信息，包括：

获取所述目标拍摄区和环绕区的地形地图，所述地形地图包含有目标拍摄区和环绕区内所有位置的海拔信息；

根据所述海拔信息，得到目标拍摄区和环绕区内所有位置的高度信息；

根据所述海拔信息，基于预设的分区原则，得到目标拍摄区和环绕区内的高度分布信息。

3.根据权利要求1所述的无人机航线规划方法，其特征在于，所述根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息，包括：

根据所述环绕区及其高度信息，获取环绕区的飞行威胁信息；

根据所述飞行威胁信息，确定安全区；

根据所述安全区和轮廓线，生成无人机的航线规划信息。

4.根据权利要求1所述的无人机航线规划方法，其特征在于，所述根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息，还包括：

根据所述目标拍摄区的高度信息，得到无人机航线的最大高度值和最小高度值；

若拍摄模式为环绕拍摄模式，根据所述环绕区的高度信息及旁向重叠率信息，得到环绕航线的高度间隔；

根据所述最大高度值、最小高度值及高度间隔，生成无人机的航线规划信息。

5.根据权利要求1所述的无人机航线规划方法，其特征在于，所述任务目标信息包括任务目标的经纬度信息和任务目标的高度信息。

6.根据权利要求1所述的无人机航线规划方法，其特征在于，所述任务需求信息包括任务的分辨率需求信息、任务的重叠率需求信息及任务的结果需求信息。

7.一种无人机航线规划系统，其特征在于，包括：

第一确定模块（1），用于确定无人机的任务信息，所述任务信息包括任务目标信息、任务需求信息；

第二确认模块（2），用于：

根据所述任务目标信息，获取目标拍摄区的轮廓线及目标拍摄区外的环绕区外边界，所述环绕区为目标拍摄区轮廓线外第一预设距离内的区域；

获取所述目标拍摄区和环绕区的高度信息及目标拍摄区和环绕区的高度分布信息；

根据所述任务需求信息，确定无人机航拍的拍摄距离；

根据所述高度信息、高度分布信息及拍摄距离，确定无人机的航拍模式：

将所述目标拍摄区的区域面积值与预设面积阈值对比，确定无人机航拍的拍摄模式：当区域面积值大于预设面积阈值，采用巡航拍摄模式；当区域面积值小于预设面积阈值，采用环绕拍摄模式；

生成模块（3），用于根据所述任务信息和航拍模式，生成无人机的航线规划信息。

8.一种终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-6任一项所述方法的计算机程序指令。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-6任一项所述方法的计算机程序。

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