CN117406784A - 一种固定翼无人机在线路径规划方法、介质及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机路径规划技术领域，提供了一种固定翼无人机在线路径规划方法、介质及装置，所述方法包括以下步骤：S1，根据新的禁飞区，生成新的现有基本航路；S2，获取新的现有基本航路中经过禁飞区的重规划航段；S3，在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点并重规划航路；S4，删除增加的航点中多余航点，生成新的航路并校正；S5，判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成，若未完成，则返回步骤S3。本发明的固定翼无人机在线路径规划方法，设计合理、安全、高效，能有效地利用固定翼无人机的固有特性，解决有新的禁飞区产生等环境变化时固定翼无人机需要在机载端限定时间内在线完成二次航路重规划的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机路径规划技术领域，具体而言，涉及一种固定翼无人机在线路径规划方法、介质及装置。
背景技术
无人机具有行动灵活，方便快捷等特点，被广泛地应用于民用和军事领域。无人机在执行任务的过程中，路径规划是一个重要的环节，需要无人机在躲避障碍物的前提下，沿着某一路径由起点飞向终点。
传统的固定翼无人机路径规划方法主要依赖于预先设定的航路点和航线规划算法。这些方法往往无法适应复杂多变的飞行环境，且对于动态障碍物的处理能力有限。此外，传统方法通常忽略了无人机的动态性能和机动能力，无法针对不同任务需求进行灵活的路径规划。
为了克服这些挑战，近年来涌现了一些新的路径规划技术，例如基于遗传算法、人工神经网络和强化学习的方法。这些技术利用了大数据分析和机器学习的优势，能够更好地处理复杂环境下的路径规划问题。然而，这些方法在实际应用中仍存在一些局限性，包括计算复杂度高、训练数据需求大和实时性较差等。
因此，需要提出一种新的固定翼无人机路径规划方法，以克服传统方法和现有技术的局限性。这种方法能够在复杂多变的环境中实现高效、安全和灵活的路径规划，同时考虑无人机的动态性能和机动能力。该方法还应具备实时性，能够适应不同任务需求，并能够自适应地处理动态障碍物和环境变化。
在实际场景中部署的固定翼无人机在执行地震灾后救援等特定任务时，需要在机载端限定的时间内在线自适应地处理动态障碍物和环境变化对航线航路带来的影响。固定翼无人机当环境变化时，实时生成新的航线避开障碍物是需要考虑的一个重要因素，现有方法并未对这个因素给予适当回应。
发明内容
本发明旨在提供一种固定翼无人机在线路径规划方法、介质及装置，以解决有新的禁飞区产生等环境变化时固定翼无人机需要在机载端限定时间内在线完成二次航路重规划的问题。
本发明提供的一种固定翼无人机在线路径规划方法，包括以下步骤：
S1，根据新的禁飞区，生成新的现有基本航路；
S2，获取新的现有基本航路中经过禁飞区的重规划航段；
S3，在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点并重规划航路；
S4，删除增加的航点中多余航点，生成新的航路并校正；
S5，判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成，若未完成，则返回步骤S3。
进一步的，步骤S1中，根据新的禁飞区，生成新的现有基本航路包括：
获取现有基本航路的航点，将固定翼无人机当前位置也作为一个航点；
根据新的禁飞区，删除现有基本航路中在新的禁飞区内的航点，将剩余的航点组成新的现有基本航路。
进一步的，步骤S2中，获取新的现有基本航路中经过禁飞区的重规划航段包括：
将新的现有基本航路中两两航点之间的航线作为一个航段；
依次检查每个航段是否经过了禁飞区；
将经过禁飞区的航段作为重规划航段。
进一步的，步骤S3中，在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点并重规划航路包括：
在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点；在增加的航点中，删除在禁飞区中的航点；
对于剩余的航点，依次检查两两航点之间每个航段是否经过了禁飞区，将经过了禁飞区的航段的首尾航点作为起始点和终止点，基于固定翼无人机本身的飞行性能，运用改进的快速随机树算法RRT*，生成避开禁飞区的航路。
进一步的，步骤S4中，删除增加的航点中多余航点，生成新的航路并校正包括：
删除增加的航点中多余航点；将步骤S3生成的航路与新的现有基本航路中无需重规划的航段拼接成新的航路；
校正新的航路中每个航点是否符合要求，以及校正新的航路中每个航段是否符合要求。
进一步的，步骤S4中，校正新的航路中每个航点是否符合要求包括：
校正新的航路中每个航点是否在禁飞区内；
以及新的航路中每个航点是否满足航点飞行高度要求。
进一步的，步骤S4中，校正新的航路中每个航段是否符合要求包括：
校正新的航路中每个航段是否满足固定翼无人机的转弯半径要求；
以及校正新的航路中每个航段是否经过禁飞区。
进一步的，步骤S5中，判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成包括：
基于步骤S4对新的航路的校正结果判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成；如果校正结果不符合要求，则继续返回步骤S3，否则结束固定翼无人机在线路径规划的流程。
本发明还提供一种计算机终端存储介质，存储有计算机终端可执行指令，所述计算机终端可执行指令用于执行上述的固定翼无人机在线路径规划方法。
本发明还提供一种计算装置，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的固定翼无人机在线路径规划方法。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的固定翼无人机在线路径规划方法，设计合理、安全、高效，能有效地利用固定翼无人机的固有特性，解决有新的禁飞区产生等环境变化时固定翼无人机需要在机载端限定时间内在线完成二次航路重规划的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例中固定翼无人机在线路径规划方法的流程图。
图2为本发明实施例中生成新的现有基本航路的示意图。
图3为本发明实施例中新的现有基本航路中经过禁飞区需要重新规划的航段的示意图。
图4为本发明实施例中间隔固定间距增加航点的示意图。
图5为本发明实施例中基于改进的快速随机树算法生成新的航路的示意图。
图6为本发明实施例中最终生成航路的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例提出一种固定翼无人机在线路径规划方法，包括以下步骤：
S1，如图2所示，根据新的禁飞区，生成新的现有基本航路：
获取现有基本航路的航点，将固定翼无人机当前位置也作为一个航点；
根据新的禁飞区，删除现有基本航路中在新的禁飞区内的航点，将剩余的航点组成新的现有基本航路。
S2，如图3所示，获取新的现有基本航路中经过禁飞区（所有禁飞区，包括新的禁飞区和原有禁飞区）的重规划航段：
将新的现有基本航路中两两航点之间的航线作为一个航段；
依次检查每个航段是否经过了禁飞区；
将经过禁飞区的航段作为重规划航段（需要重新规划的航段）。
S3，在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点并重规划航路：
在每个重规划航段内，间隔固定间距（根据需要设定即可，如5KM）增加航点，如图4所示；在增加的航点中，删除在禁飞区中的航点；
如图5所示，对于剩余的航点，依次检查两两航点之间每个航段是否经过了禁飞区，将经过了禁飞区的航段的首尾航点作为起始点和终止点，基于固定翼无人机本身的飞行性能，运用改进的快速随机树算法RRT*，生成避开禁飞区的航路。
所述改进的快速随机树算法RRT*为现有技术，在此不再赘述。
S4，如图6所示，删除增加的航点中多余航点，生成新的航路并校正：
删除增加的航点中多余航点；将步骤S3生成的航路与新的现有基本航路中无需重规划的航段拼接成新的航路；其中，多余航点一般是指，一条直线航段内有多个航点，则只需要保留直线航段的起始点和终止点，将中间的航点视为多余航点进行删除。
校正新的航路中每个航点是否符合要求：校正新的航路中每个航点是否在禁飞区内；以及新的航路中每个航点是否满足航点飞行高度等单机性能要求。
以及校正新的航路中每个航段是否符合要求：校正新的航路中每个航段是否满足固定翼无人机本身的转弯半径单机性能要求；以及校正新的航路中每个航段是否经过禁飞区。
S5，判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成：基于步骤S4对新的航路的校正结果判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成；如果校正结果不符合要求，则继续返回步骤S3，否则结束固定翼无人机在线路径规划的流程。
此外，在一些实施例中，提出一种计算机终端存储介质，存储有计算机终端可执行指令，所述计算机终端可执行指令用于执行如前文实施例所述的固定翼无人机在线路径规划方法。计算机存储介质的示例包括磁性存储介质(例如，软盘、硬盘等)、光学记录介质(例如，CD-ROM、DVD等)或存储器，如存储卡、ROM或RAM等。计算机存储介质也可以分布在网络连接的计算机系统上，例如是应用程序的商店。
此外，在一些实施例中，提出一种计算装置，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前文实施例所述的固定翼无人机在线路径规划方法。计算装置的示例包括PC机、平板电脑、智能手机或PDA等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，根据新的禁飞区，生成新的现有基本航路；
S2，获取新的现有基本航路中经过禁飞区的重规划航段；
S3，在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点并重规划航路；
S4，删除增加的航点中多余航点，生成新的航路并校正；
S5，判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成，若未完成，则返回步骤S3。
2.根据权利要求1所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S1中，根据新的禁飞区，生成新的现有基本航路包括：
获取现有基本航路的航点，将固定翼无人机当前位置也作为一个航点；
根据禁飞区，删除现有基本航路中在禁飞区内的航点，将剩余的航点组成新的现有基本航路。
3.根据权利要求1所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，获取新的现有基本航路中经过禁飞区的重规划航段包括：
将新的现有基本航路中两两航点之间的航线作为一个航段；
依次检查每个航段是否经过了禁飞区；
将经过禁飞区的航段作为重规划航段。
4.根据权利要求1所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S3中，在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点并重规划航路包括：
在每个重规划航段内，间隔固定间距增加航点；在增加的航点中，删除在禁飞区中的航点；
对于剩余的航点，依次检查两两航点之间每个航段是否经过了禁飞区，将经过了禁飞区的航段的首尾航点作为起始点和终止点，基于固定翼无人机本身的飞行性能，运用改进的快速随机树算法RRT*，生成避开禁飞区的航路。
5.根据权利要求1所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S4中，删除增加的航点中多余航点，生成新的航路并校正包括：
删除增加的航点中多余航点；将步骤S3生成的航路与新的现有基本航路中无需重规划的航段拼接成新的航路；
校正新的航路中每个航点是否符合要求，以及校正新的航路中每个航段是否符合要求。
6.根据权利要求5所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S4中，校正新的航路中每个航点是否符合要求包括：
校正新的航路中每个航点是否在禁飞区内；
以及新的航路中每个航点是否满足航点飞行高度要求。
7.根据权利要求5所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S4中，校正新的航路中每个航段是否符合要求包括：
校正新的航路中每个航段是否满足固定翼无人机的转弯半径要求；
以及校正新的航路中每个航段是否经过禁飞区。
8.根据权利要求1所述的固定翼无人机在线路径规划方法，其特征在于，步骤S5中，判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成包括：
基于步骤S4对新的航路的校正结果判断固定翼无人机在线路径规划任务是否完成；如果校正结果不符合要求，则继续返回步骤S3，否则结束固定翼无人机在线路径规划的流程。
9.一种计算机终端存储介质，存储有计算机终端可执行指令，其特征在于，所述计算机终端可执行指令用于执行如权利要求1-8中任一权利要求所述的固定翼无人机在线路径规划方法。
10.一种计算装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-8中任一权利要求所述的固定翼无人机在线路径规划方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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