本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，尤其涉及一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法及裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪工作中，通常在無(wú)人機(jī)飛行前期需要對(duì)測(cè)繪目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行分析，根據(jù)測(cè)繪要求對(duì)無(wú)人機(jī)的航線(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃，并將規(guī)劃信息上傳到無(wú)人機(jī)中，供無(wú)人機(jī)執(zhí)行測(cè)繪任務(wù)。一般情況下，需要事先計(jì)算測(cè)繪無(wú)人機(jī)的航點(diǎn)信息，現(xiàn)有技術(shù)多依靠人工實(shí)地考察并進(jìn)行計(jì)算來(lái)完成，一方面，計(jì)算比較繁瑣很浪費(fèi)時(shí)間且容易出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)測(cè)繪工作受到影響，另一方面，受目標(biāo)區(qū)域的限制比較大，目標(biāo)區(qū)域?yàn)椴灰?guī)則的形狀時(shí)，計(jì)算工作難以實(shí)施。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法及裝置，能夠快速地生成高精度航點(diǎn)和航線(xiàn)，提高無(wú)人機(jī)的作業(yè)效率和靈活性。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法，包括：
S1、輸入獲取待測(cè)繪的多邊形目標(biāo)區(qū)域各頂點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，確定目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域；
S2、使用傳感器采集無(wú)人機(jī)當(dāng)前經(jīng)緯度坐標(biāo)信息、姿態(tài)數(shù)據(jù)、機(jī)頭數(shù)據(jù)和坐標(biāo)點(diǎn)氣壓高度，確定無(wú)人機(jī)初始位置和航向角度；
S3、獲取相機(jī)的畫(huà)幅大小、傳感器尺寸、鏡頭焦距，設(shè)置旁向重疊率和地面分辨率，確定航帶間距和飛行高度；
S4、根據(jù)S1獲得的目標(biāo)區(qū)域信息和S2獲得的無(wú)人機(jī)初始位置數(shù)據(jù)，生成第一個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；根據(jù)第一個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)、目標(biāo)區(qū)域邊界和航向角度生成第二個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；根據(jù)第二個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)和S3獲得的航帶間 距，生成第三個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，同理計(jì)算出所有能完全覆蓋目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域的航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；
S5、確定降落點(diǎn)與降落方向并生成返航航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)與降落航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；
S6、依次連接所有航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)并結(jié)合S3獲得的飛行高度，生成航線(xiàn)。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃裝置，包括：
輸入端，用于獲取待測(cè)繪的目標(biāo)區(qū)域的坐標(biāo)信息；
感測(cè)模塊，用于感測(cè)無(wú)人機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)和飛行環(huán)境；
采集模塊，用于收集相機(jī)的拍攝參數(shù)；
計(jì)算模塊，用于生成各個(gè)航點(diǎn)的位置信息；
返航處理模塊，用于確定返航點(diǎn)和降落點(diǎn)的位置信息；
航線(xiàn)生成模塊，用于生成最終的航線(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明可以根據(jù)電子地圖實(shí)時(shí)選擇要測(cè)繪的目標(biāo)區(qū)域，而不用實(shí)地測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的位置信息，可大大節(jié)省時(shí)間；目標(biāo)區(qū)域可以是任意多邊形，能夠充分描述被測(cè)繪對(duì)象；可自動(dòng)計(jì)算各個(gè)航點(diǎn)，快速生成精確的任務(wù)航點(diǎn)信息，縮短在航線(xiàn)規(guī)劃前期的工作時(shí)間；計(jì)算模塊可根據(jù)目標(biāo)區(qū)域和無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)的變化實(shí)時(shí)調(diào)整航線(xiàn)信息，提高無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃的靈活性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說(shuō)明。
本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：根據(jù)不同的目標(biāo)區(qū)域和測(cè)繪要求，即可快速地自動(dòng)生成相應(yīng)的航點(diǎn)信息，節(jié)省時(shí)間，且減少誤差。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法，包括：
S1、輸入獲取待測(cè)繪的多邊形目標(biāo)區(qū)域各頂點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，確定目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域；
S2、使用傳感器采集無(wú)人機(jī)當(dāng)前經(jīng)緯度坐標(biāo)信息、姿態(tài)數(shù)據(jù)、機(jī)頭數(shù)據(jù)和坐標(biāo)點(diǎn)氣壓高度，確定無(wú)人機(jī)初始位置和航向角度；
S3、獲取相機(jī)的畫(huà)幅大小、傳感器尺寸、鏡頭焦距，設(shè)置旁向重疊率和地面分辨率，確定航帶間距和飛行高度；
S4、根據(jù)S1獲得的目標(biāo)區(qū)域信息和S2獲得的無(wú)人機(jī)初始位置數(shù)據(jù)，生成第一個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；根據(jù)第一個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)、目標(biāo)區(qū)域邊界和航向角度生成第二個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；根據(jù)第二個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)和S3獲得的航帶間距，生成第三個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，同理計(jì)算出所有能完全覆蓋目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域的航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；
S5、確定降落點(diǎn)與降落方向并生成返航航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)與降落航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；
S6、依次連接所有航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)并結(jié)合S3獲得的飛行高度，生成航線(xiàn)。
從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中需要到測(cè)繪區(qū)域?qū)嵉厥占黜?xiàng)參數(shù)和信息然后再進(jìn)行人工計(jì)算航點(diǎn)，本發(fā)明可以實(shí)時(shí)在地圖選擇要測(cè)繪的區(qū)域，而且選擇的區(qū)域可以是任意多邊形；只需通過(guò)設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)即可快速生成精確的任務(wù)航點(diǎn)信息，大大縮短在規(guī)劃前期工作時(shí)間，提高無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃靈活性。
進(jìn)一步的，步驟S1在獲取目標(biāo)區(qū)域信息時(shí)，會(huì)根據(jù)原目標(biāo)區(qū)域的邊界向外延伸一定距離。
由上述描述可知，在原目標(biāo)區(qū)域的外圍增加延伸區(qū)域，可以充分測(cè)繪出目標(biāo)拍攝區(qū)域，保證拍攝區(qū)域完整性。
進(jìn)一步的，步驟S5還包括：在無(wú)人機(jī)降落階段使用傳感器檢測(cè)風(fēng)向和風(fēng)速，根據(jù)環(huán)境風(fēng)向和風(fēng)速重新確定降落點(diǎn)與降落方向，并更新降落航線(xiàn)。
進(jìn)一步的，步驟S4還包括設(shè)置無(wú)人機(jī)的飛行速度，確定爬升點(diǎn)位置。
進(jìn)一步的，步驟S3中的畫(huà)幅大小包括畫(huà)幅寬度和畫(huà)幅長(zhǎng)度；航帶間距和飛 行高度是根據(jù)以下約束條件確定：
飛行高度＝地面分辨率*鏡頭焦距*畫(huà)幅寬度/傳感器寬度；
航帶間隔＝(1-旁向重疊率)*地面分辨率*畫(huà)幅長(zhǎng)度。
另外，還提供一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：
輸入端，用于獲取待測(cè)繪的目標(biāo)區(qū)域的坐標(biāo)信息；
感測(cè)模塊，用于感測(cè)無(wú)人機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)和飛行環(huán)境；
采集模塊，用于收集相機(jī)的拍攝參數(shù)；
計(jì)算模塊，用于生成各個(gè)航點(diǎn)的位置信息；
返航處理模塊，用于確定返航點(diǎn)和降落點(diǎn)的位置信息；
航線(xiàn)生成模塊，用于生成最終的航線(xiàn)。
進(jìn)一步的，還包括預(yù)處理模塊，用于對(duì)輸入的目標(biāo)區(qū)域的坐標(biāo)信息做一個(gè)外延處理。
由上述描述可知，適當(dāng)?shù)叵蛲庋由炷繕?biāo)區(qū)域，可以充分描述被測(cè)繪對(duì)象，并保證無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中目標(biāo)區(qū)域能夠被充分完整地拍攝到。
進(jìn)一步的，還包括調(diào)整模塊，若感測(cè)模塊測(cè)出當(dāng)前的飛行環(huán)境與初始飛行環(huán)境不同時(shí)，調(diào)整模塊會(huì)根據(jù)變化情況對(duì)航點(diǎn)信息做實(shí)時(shí)調(diào)整。
由上述描述可知，該調(diào)整模塊可幫助無(wú)人機(jī)根據(jù)實(shí)際風(fēng)向?qū)崟r(shí)調(diào)整無(wú)人機(jī)的航飛航向，盡量保證飛機(jī)正確的飛行姿態(tài)，從而保證拍攝影像的重疊率和后期成像質(zhì)量。
實(shí)施例一
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施例一為：一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法，具體包括以下步驟：
S1、輸入獲取待測(cè)繪的多邊形目標(biāo)區(qū)域各頂點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，確定目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域。該目標(biāo)區(qū)域可以在地圖上實(shí)時(shí)選擇，選擇的區(qū)域可以是任意多邊形，能夠充分描述被測(cè)繪對(duì)象。確定目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域之前，需要根據(jù)原目標(biāo)區(qū)域的邊界向外延伸一定距離，延伸的距離可根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定，保證測(cè)繪無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中能夠盡量拍攝到全面的目標(biāo)區(qū)域信息。
S2、使用無(wú)人機(jī)上的傳感器采集無(wú)人機(jī)當(dāng)前經(jīng)緯度坐標(biāo)信息、姿態(tài)數(shù)據(jù)、 機(jī)頭數(shù)據(jù)和坐標(biāo)點(diǎn)氣壓高度，確定無(wú)人機(jī)初始位置和航向角度，以供航點(diǎn)規(guī)劃使用。
S3、獲取相機(jī)的畫(huà)幅大小、傳感器尺寸、鏡頭焦距，設(shè)置旁向重疊率和地面分辨率，確定航帶間距和飛行高度。其中，畫(huà)幅大小包括畫(huà)幅寬度和畫(huà)幅長(zhǎng)度。
拍攝時(shí)無(wú)人機(jī)的飛行高度由需要的圖片分辨率和相機(jī)的拍攝參數(shù)決定。分辨率＝航飛高度*像元寬度/鏡頭焦距，其中像元寬度＝相機(jī)傳感器尺寸寬度/畫(huà)幅寬度。例如，某相機(jī)模型傳感器尺寸為：4.64*6.16，畫(huà)幅大小為：3456*4608，鏡頭焦距為：5.4，則像元寬度＝4.64/3456＝0.001343，如果拍攝分辨率為0.05m的航片，則對(duì)應(yīng)的飛行高度大約為0.05*5.4/0.001343＝201m。
為便于拍攝圖片的后期處理，無(wú)人機(jī)在拍攝時(shí)一般都要求等距拍照，所以需要提前規(guī)劃好無(wú)人機(jī)的拍照間距和航帶間距。其中航帶間距是由旁向重疊率、分辨率、畫(huà)幅長(zhǎng)度決定，航帶間距＝(1-旁向重疊率)*分辨率*畫(huà)幅長(zhǎng)度；拍照間距是由航向重疊率、分辨率和畫(huà)幅寬度決定，拍照間隔＝(1-航向重疊率)*分辨率*畫(huà)幅寬度。例如設(shè)定上述相機(jī)的航向重疊率為70％、旁向重疊率為60％，則航帶間距＝(1-60/100)*0.05*4608＝92.16m，拍照間隔＝(1-70/100)*0.05*3456＝51.84。
S4、設(shè)置無(wú)人機(jī)的飛行速度和爬升結(jié)束高度，并設(shè)置爬升點(diǎn)位置。
S5、通過(guò)計(jì)算裝置生成能完全覆蓋測(cè)繪區(qū)域的航點(diǎn)集合。根據(jù)S1獲得的目標(biāo)區(qū)域信息和S2獲得的無(wú)人機(jī)初始位置數(shù)據(jù)，生成第一個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；根據(jù)第一個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)、目標(biāo)區(qū)域邊界和航向角度生成第二個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；根據(jù)第二個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)和S3獲得的航帶間距，生成第三個(gè)航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，同理計(jì)算出所有能完全覆蓋目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域的航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)。本實(shí)施例中，在航帶更換計(jì)算環(huán)節(jié)添加了規(guī)劃范圍超限判斷，計(jì)算裝置可根據(jù)已規(guī)劃的航點(diǎn)的總航程和飛行速度，估算出無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間，若該飛行時(shí)間超出了無(wú)人機(jī)最大航時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)規(guī)劃范圍超限提示。
S6、根據(jù)初始環(huán)境的情況，如風(fēng)級(jí)、風(fēng)向等，初步設(shè)定無(wú)人機(jī)的降落點(diǎn)和降落方向，并生成返航航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)與降落航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)。
S7、根據(jù)風(fēng)向確定飛機(jī)飛行的方向，按照航向依次連接所有航點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)并結(jié)合S3獲得的飛行高度，生成航線(xiàn)。
在實(shí)際飛行中，計(jì)算裝置可根據(jù)變化的飛行環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新航點(diǎn)信息，例如在無(wú)人機(jī)降落階段使用傳感器檢測(cè)風(fēng)向和風(fēng)速，根據(jù)環(huán)境風(fēng)向和風(fēng)速重新確定降落點(diǎn)與降落方向，并更新降落航線(xiàn)；也可根據(jù)實(shí)際風(fēng)向調(diào)整無(wú)人機(jī)航飛航向，盡量保證無(wú)人機(jī)最佳的飛行姿態(tài)，從而保證影像的重疊率和后期成像質(zhì)量。
實(shí)施例二
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃裝置，與實(shí)施例一的方法相對(duì)應(yīng)，包括：
輸入端，用于獲取待測(cè)繪的目標(biāo)區(qū)域的坐標(biāo)信息；
預(yù)處理模塊，用于對(duì)輸入的目標(biāo)區(qū)域的坐標(biāo)信息做一個(gè)外延處理；
感測(cè)模塊，用于感測(cè)無(wú)人機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)和飛行環(huán)境；
采集模塊，用于收集相機(jī)的拍攝參數(shù)；
計(jì)算模塊，用于生成各個(gè)航點(diǎn)的位置信息；
返航處理模塊，用于確定返航點(diǎn)和降落點(diǎn)的位置信息；
航線(xiàn)生成模塊，用于生成最終的航線(xiàn)。
調(diào)整模塊，若感測(cè)模塊測(cè)出當(dāng)前的飛行環(huán)境與初始飛行環(huán)境不同時(shí)，調(diào)整模塊會(huì)根據(jù)變化情況對(duì)航點(diǎn)信息做實(shí)時(shí)調(diào)整。
綜上所述，本發(fā)明提供的測(cè)繪無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃方法及裝置根據(jù)不同的目標(biāo)區(qū)域和測(cè)繪要求，即可快速地自動(dòng)生成相應(yīng)的航點(diǎn)信息，節(jié)省時(shí)間，且能根據(jù)環(huán)境變化實(shí)時(shí)更新航點(diǎn)信息，減少拍攝誤差，具有較好的靈活性。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。