本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)被越來越多地應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。無人機(jī)的應(yīng)用為人們的生活和工作提供了極大的便利，隨著其應(yīng)用范圍的日益廣泛，與之相關(guān)的軌跡規(guī)劃問題也就受到越來越廣泛的關(guān)注。

無人機(jī)多在近地低空環(huán)境下飛行，以完成偵查、巡邏、救援、航拍等任務(wù)，所處環(huán)境比較復(fù)雜，因此無人機(jī)的軌跡規(guī)劃問題難度較大。當(dāng)前無人機(jī)的軌跡規(guī)劃的難點(diǎn)在于三維空間建模問題和軌跡規(guī)劃算法的時(shí)效性問題，考慮到三維建模和軌跡規(guī)劃算法的計(jì)算量非常大，為無人機(jī)本身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力帶來了較大的挑戰(zhàn)。另一方面，不同的無人機(jī)各自進(jìn)行計(jì)算，工作效率低。

因此，如何減輕無人機(jī)自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高無人機(jī)軌跡規(guī)劃的工作效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，能夠減輕無人機(jī)自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高無人機(jī)軌跡規(guī)劃的工作效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，包括：無人機(jī)模塊和云平臺(tái)模塊，其中，所述無人機(jī)模塊用于采集當(dāng)前無人機(jī)的飛行軌跡信息，并將該飛行軌跡信息上傳至所述云平臺(tái)模塊；所述云平臺(tái)模塊用于對(duì)接收的所述飛行軌跡信息進(jìn)行分析，并將對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息反饋給所述無人機(jī)模塊所對(duì)應(yīng)的無人機(jī)。

優(yōu)選地，所述云平臺(tái)模塊包括：總控單元、云計(jì)算單元和云存儲(chǔ)單元，

其中，所述總控單元用于接收所述飛行軌跡信息，并進(jìn)行飛行軌跡分段，并將當(dāng)前飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息反饋給所述無人機(jī)；

所述云計(jì)算單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)的三維建模算法和軌跡規(guī)劃算法進(jìn)行無人機(jī)飛行軌跡規(guī)劃；

所述云存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述無人機(jī)的軌跡規(guī)劃信息，以供所述總控單元進(jìn)行無人機(jī)當(dāng)前飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息的查詢和調(diào)取。

優(yōu)選地，所述總控單元包括：

通信子單元，用于與所述無人機(jī)模塊進(jìn)行信息交互；

信息提取子單元，用于從接收的所述飛行軌跡信息中提取所述無人機(jī)的當(dāng)前位置信息、目的地信息和途經(jīng)地信息；

處理子單元，用于對(duì)所述飛行軌跡信息中提取出的飛行軌跡進(jìn)行分段，并在所述云存儲(chǔ)單元中查找和調(diào)取當(dāng)前飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，在所述云存儲(chǔ)單元中不存在當(dāng)前飛行軌跡對(duì)應(yīng)的軌跡規(guī)劃信息時(shí)控制所述云計(jì)算單元進(jìn)行軌跡規(guī)劃。

優(yōu)選地，所述云存儲(chǔ)單元包括：最優(yōu)軌跡庫(kù)，用于存儲(chǔ)所述無人機(jī)的各飛行軌跡段的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息；備選軌跡庫(kù)，用于存儲(chǔ)所述無人機(jī)的各飛行軌跡段的備選軌跡規(guī)劃信息；

其中，所述總控單元還用于根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)限對(duì)所述最優(yōu)軌跡庫(kù)和所述備選軌跡庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪和查改。

優(yōu)選地，所述無人機(jī)模塊包括：

無人機(jī)信息采集單元，用于采集所述無人機(jī)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)信息和所處當(dāng)前位置的環(huán)境信息；

無人機(jī)信息處理單元，用于將所述無人機(jī)信息采集單元采集的各信息和無人機(jī)的目的地信息、途經(jīng)地信息打包至飛行軌跡信息中；

無人機(jī)通信單元，用于與所述云平臺(tái)模塊進(jìn)行信息交互。

優(yōu)選地，所述無人機(jī)信息采集單元包括：

圖像信息采集子單元，用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前位置的環(huán)境信息；

GPS定位子單元，用于確定無人機(jī)當(dāng)前位置的坐標(biāo)信息；

傳感子單元，用于識(shí)別避障和輔助所述GPS定位單元進(jìn)行定位。

優(yōu)選地，所述圖像信息采集子單元為機(jī)載攝像頭或機(jī)載相機(jī)。

優(yōu)選地，所述無人機(jī)模塊還包括：異常軌跡反饋單元，用于在所述云平臺(tái)模塊反饋的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息和所述無人機(jī)的當(dāng)前飛行信息不相符合時(shí)，控制所述無人機(jī)自動(dòng)舍棄該最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，并向所述云平臺(tái)模塊反饋軌跡異常信息；

其中，所述云平臺(tái)模塊還用于在接收到所述軌跡異常信息時(shí)，重新計(jì)算并反饋次優(yōu)軌跡規(guī)劃信息至所述無人機(jī)。

優(yōu)選地，所述云平臺(tái)模塊還用于在接收到所述軌跡異常信息時(shí)，對(duì)所述軌跡異常信息對(duì)應(yīng)的原最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息進(jìn)行一次異常標(biāo)記，并在異常標(biāo)記次數(shù)超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，刪除所述軌跡異常信息對(duì)應(yīng)的原最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，并將所述次優(yōu)軌跡規(guī)劃信息更新為對(duì)應(yīng)軌跡的最優(yōu)的軌跡規(guī)劃信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所提供的一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，包括：無人機(jī)模塊和云平臺(tái)模塊，其中，無人機(jī)模塊用于采集當(dāng)前無人機(jī)的飛行軌跡信息，并將該飛行軌跡信息上傳至云平臺(tái)模塊；云平臺(tái)模塊用于對(duì)接收的飛行軌跡信息進(jìn)行分析，并將對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息反饋給無人機(jī)模塊所對(duì)應(yīng)的無人機(jī)。實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)軌跡規(guī)劃和無人機(jī)的分離，將無人機(jī)軌跡規(guī)劃交由云平臺(tái)模塊進(jìn)行處理，大大減輕了無人機(jī)自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力負(fù)擔(dān)，同時(shí)，不同的無人機(jī)可以共用一個(gè)云平臺(tái)模塊，這可以使得多處無人機(jī)群共享云平臺(tái)模塊中的資源，避免了軌跡規(guī)劃的重復(fù)計(jì)算，大大提高了無人機(jī)軌跡規(guī)劃的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式所提供的無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一種具體實(shí)施方式所提供的無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，能夠減輕無人機(jī)自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高無人機(jī)軌跡規(guī)劃的工作效率。

為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式所提供的無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式提供了一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，包括：無人機(jī)模塊1和云平臺(tái)模塊2，其中，無人機(jī)模塊1設(shè)置在無人機(jī)上，用于采集當(dāng)前無人機(jī)的飛行軌跡信息，并將該飛行軌跡信息上傳至云平臺(tái)模塊2；云平臺(tái)模塊2用于對(duì)接收的飛行軌跡信息進(jìn)行分析，并將對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息反饋給無人機(jī)模塊1所對(duì)應(yīng)的無人機(jī)，以控制無人機(jī)進(jìn)行飛行。

在本實(shí)施方式中，該無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)將無人機(jī)的軌跡規(guī)劃和無人機(jī)控制進(jìn)行分離。其中，無人機(jī)可由基站進(jìn)行控制，基站的作用是向無人機(jī)發(fā)送目的地、途經(jīng)地信息，并實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的狀態(tài)，接收無人機(jī)的任務(wù)完成情況；而無人機(jī)的軌跡規(guī)劃則交由云平臺(tái)模塊進(jìn)行處理，大大減輕了無人機(jī)自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力負(fù)擔(dān)，同時(shí)，不同的無人機(jī)可以共用一個(gè)云平臺(tái)模塊，云平臺(tái)模塊為各無人機(jī)提供存儲(chǔ)和計(jì)算的物理資源，實(shí)現(xiàn)各無人機(jī)集群之間的軌跡信息共享，這可以使得多處無人機(jī)群共享云平臺(tái)模塊中的資源，當(dāng)不同的無人機(jī)應(yīng)用到了相同飛行路段時(shí)，可以應(yīng)用同一云平臺(tái)模塊中的相同軌跡規(guī)劃信息，避免了軌跡規(guī)劃的重復(fù)計(jì)算，大大提高了無人機(jī)軌跡規(guī)劃的效率。

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明另一種具體實(shí)施方式所提供的無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，云平臺(tái)模塊2包括：總控單元21、云計(jì)算單元22和云存儲(chǔ)單元23，其中，總控單元21用于接收飛行軌跡信息，并進(jìn)行飛行軌跡分段，并將當(dāng)前飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息反饋給無人機(jī)；云計(jì)算單元22用于根據(jù)預(yù)設(shè)的三維建模算法和軌跡規(guī)劃算法進(jìn)行無人機(jī)飛行軌跡規(guī)劃；云存儲(chǔ)單元23用于存儲(chǔ)無人機(jī)的軌跡規(guī)劃信息，以供總控單元21進(jìn)行無人機(jī)當(dāng)前飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息的查詢和調(diào)取。

進(jìn)一步地，總控單元21包括：通信子單元，用于與無人機(jī)模塊進(jìn)行信息交互；信息提取子單元，用于從接收的飛行軌跡信息中提取無人機(jī)的當(dāng)前位置信息、目的地信息和途經(jīng)地信息；處理子單元，用于對(duì)飛行軌跡信息中提取出的飛行軌跡進(jìn)行分段，并在云存儲(chǔ)單元中查找和調(diào)取當(dāng)前飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，在云存儲(chǔ)單元中不存在當(dāng)前飛行軌跡對(duì)應(yīng)的軌跡規(guī)劃信息時(shí)控制云計(jì)算單元進(jìn)行軌跡規(guī)劃。

更進(jìn)一步地，無人機(jī)模塊1包括：無人機(jī)信息采集單元11，用于采集無人機(jī)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)信息和所處當(dāng)前位置的環(huán)境信息；無人機(jī)信息處理單元12，用于將無人機(jī)信息采集單元采集的各信息和無人機(jī)的目的地信息、途經(jīng)地信息打包至飛行軌跡信息中；無人機(jī)通信單元13，用于與云平臺(tái)模塊進(jìn)行信息交互。

無人機(jī)信息采集單元11包括：圖像信息采集子單元，用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前位置的環(huán)境信息；GPS定位子單元，用于確定無人機(jī)當(dāng)前位置的坐標(biāo)信息；傳感子單元，用于識(shí)別避障和輔助GPS定位單元進(jìn)行定位。其中，圖像信息采集子單元為機(jī)載攝像頭或機(jī)載相機(jī)。

在本實(shí)施方式中，云平臺(tái)模塊在接收到無人機(jī)模塊采集的飛行軌跡信息后，可以通過總控單元對(duì)該飛行軌跡信息進(jìn)行分段分析，由上述實(shí)施方式可知，基站可以向無人機(jī)發(fā)送目的地、途經(jīng)地信息等，而無人機(jī)模塊中的無人機(jī)信息采集單元接收這些信息，并可以將這些目的地信息、途經(jīng)地信息以及采集的無人機(jī)當(dāng)前位置的環(huán)境信息、坐標(biāo)信息等打包發(fā)送至云平臺(tái)模塊。總控單元可以根據(jù)無人機(jī)的目的地和途經(jīng)地，將整個(gè)飛行軌跡分為若干段，并從云存儲(chǔ)單元中查找對(duì)應(yīng)飛行軌跡段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，若云存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，則直接反饋給無人機(jī)模塊；若云存儲(chǔ)單元中不存在對(duì)應(yīng)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，則由云計(jì)算單元進(jìn)行軌跡規(guī)劃，經(jīng)由總控制單元將計(jì)算得出的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息發(fā)送至無人機(jī)，同時(shí)將該最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息在云存儲(chǔ)單元中進(jìn)行備份。

其中，分別隸屬于各基站的無人機(jī)群由各自的基站直接監(jiān)管，完成相應(yīng)的任務(wù)，互不干擾。而云平臺(tái)模塊為各無人機(jī)群提供存儲(chǔ)和計(jì)算的物理資源，實(shí)現(xiàn)各集群之間的軌跡信息共享，提高無人機(jī)群的工作效率。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，云存儲(chǔ)單元包括：最優(yōu)軌跡庫(kù)，用于存儲(chǔ)無人機(jī)的各飛行軌跡段的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息；備選軌跡庫(kù)，用于存儲(chǔ)無人機(jī)的各飛行軌跡段的備選軌跡規(guī)劃信息；其中，總控單元還用于根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)限對(duì)最優(yōu)軌跡庫(kù)和備選軌跡庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪和查改。

在本實(shí)施方式中，該系統(tǒng)還可以設(shè)置管理員模式，在該模式下，云平臺(tái)模塊的管理人員可以在一定的權(quán)限下對(duì)云存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，如對(duì)異常軌跡的查找、更改和刪除，以及增加安全可靠的人工規(guī)劃的軌跡。同時(shí)，管理人員還可以調(diào)用三維建模的結(jié)果以及改進(jìn)軌跡規(guī)劃的算法。

進(jìn)一步地，無人機(jī)模塊還包括：異常軌跡反饋單元，用于在云平臺(tái)模塊反饋的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息和無人機(jī)的當(dāng)前飛行信息不相符合時(shí)，控制無人機(jī)自動(dòng)舍棄該最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，并向云平臺(tái)模塊反饋軌跡異常信息；其中，云平臺(tái)模塊還用于在接收到軌跡異常信息時(shí)，重新計(jì)算并反饋次優(yōu)軌跡規(guī)劃信息至無人機(jī)。

更進(jìn)一步地，云平臺(tái)模塊還用于在接收到軌跡異常信息時(shí)，對(duì)軌跡異常信息對(duì)應(yīng)的原最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息進(jìn)行一次異常標(biāo)記，并在異常標(biāo)記次數(shù)超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，刪除軌跡異常信息對(duì)應(yīng)的原最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，并將次優(yōu)軌跡規(guī)劃信息更新為對(duì)應(yīng)軌跡的最優(yōu)的軌跡規(guī)劃信息

在本實(shí)施方式中，增加了異常軌跡反饋和更新功能。當(dāng)由于環(huán)境變化等原因，導(dǎo)致從云存儲(chǔ)單元中獲取的三維建模結(jié)果和最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息與無人機(jī)實(shí)際飛行情況不相符合時(shí)，無人機(jī)可以自動(dòng)舍棄該軌跡，并向云平臺(tái)模塊反饋軌跡異常信息，并通過云平臺(tái)模塊重新進(jìn)行軌跡規(guī)劃。而當(dāng)云平臺(tái)模塊接收到軌跡異常信息時(shí)，則將該條軌跡標(biāo)記為一次異常，并將重新計(jì)算的軌跡列為備選軌跡，即上述的次優(yōu)軌跡規(guī)劃信息，當(dāng)被標(biāo)記為異常軌跡的次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)(如三次)時(shí)，將該異常的軌跡從云存儲(chǔ)單元中刪除，備選軌跡升級(jí)為該路徑的最優(yōu)軌跡規(guī)劃信息。異常軌跡規(guī)劃反饋和更新功能保證云平臺(tái)模塊中數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)自動(dòng)隨環(huán)境變換而更新。

綜上所述，本發(fā)明所提供的無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)軌跡規(guī)劃和無人機(jī)的分離，將無人機(jī)軌跡規(guī)劃交由云平臺(tái)模塊進(jìn)行處理，大大減輕了無人機(jī)自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力負(fù)擔(dān)，同時(shí)，不同的無人機(jī)可以共用一個(gè)云平臺(tái)模塊，這可以使得多處無人機(jī)群共享云平臺(tái)模塊中的資源，避免了軌跡規(guī)劃的重復(fù)計(jì)算，大大提高了無人機(jī)軌跡規(guī)劃的效率。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種無人機(jī)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。