一种搜索路径的判断方法、装置、电子设备及存储介质与流程

文档序号:25541675发布日期:2021-06-18 20:37阅读:68来源:国知局
一种搜索路径的判断方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本申请涉及无人机技术领域,具体而言,涉及一种搜索路径的判断方法、装置、电子设备及存储介质。



背景技术:

无人机避障方法有多种,其中采用基于搜索的运动规划方法来避障被广泛应用。对于视场角外的路径,大多偏离无人机的前行路线,若连续多次的路径搜索均在视场角外进行,无人机实际飞行轨迹偏离前行路线的可能性较大,且会出现一直斜飞的情况。



技术实现要素:

本申请实施例的目的在于提供一种搜索路径的判断方法、装置、电子设备及存储介质,将搜索路径的路径点限制在视场角的范围内,以提高安全性,解决现有方法出现斜飞的问题。

本申请实施例提供了一种搜索路径的判断方法,所述方法包括:

获取搜索路径的任意搜索点;

判断所述搜索点是否处于预先建立的锥形多面体构成的视场角空间内;

若是,则确定所述搜索点为路径点。

在上述实现过程中,在路径搜索时,将路径点限定在飞机的视场角空间内,提高搜索路径的计算效率和路径搜索的安全性,避免出现斜飞的情况,解决现有方法出现斜飞的问题。

进一步地,所述方法还包括所述视场角空间的构建,包括:

确定所述锥形多面体的顶点坐标;

基于所述顶点坐标建立第一竖直三角形平面,以生成水平方向视场角;

基于所述顶点坐标建立与所述第一竖直三角形平面相互垂直的第二竖直三角形平面,以生成垂直方向视场角;

基于所述第一竖直三角形平面和所述第二竖直三角形平面生成锥形多面体形状的视场角空间。

在上述实现过程中,飞机视场角是一个锥形多面体构成的空间,可对视场角空间内的搜索点进行搜索,并将其应用于对路径搜索算法中视场角的限制,以提高计算效率和安全性。

进一步地,在所述判断所述搜索点是否处于预先建立的锥形多面体构成的视场角空间内的步骤之前,所述方法还包括:

定义任意平面的内外侧。

在上述实现过程中,通过定义任意平面的内外侧,可用于判断搜索点是否在锥形多面体构成的视场角空间的内测。

进一步地,所述定义任意平面的内外侧,包括:

基于所述平面上的第一任意点建立所述平面的法线,所述法线的方向表示所述平面的外侧;

利用所述法线计算第二任意点到所述平面的第一点面距离;

所述第一点面距离表示为:

其中,d为所述第一点面距离,为第一法线向量,为所述第一任意点到所述第二任意点的向量;

若所述第一点面距离小于0,则所述第二任意点在所述平面的内侧;

若所述第一点面距离大于0,则所述第二任意点在所述平面的外侧。

在上述实现过程中,通过点面距离的大小定义平面的内外侧,且法线所指方向为平面的外侧,实现了对平面内外侧位置的确定。

进一步地,所述判断所述搜索点是否处于预先建立的锥形多面体构成的视场角空间内,包括:

分别计算所述锥形多面体的四个三角形平面的第二法线向量;

基于所述第二法线向量计算任意所述搜索点到所述锥形多面体的四个所述三角形平面的第二点面距离,以确定是否在对应的所述三角形平面的内侧;

若所述搜索点均在所述锥形多面体的四个三角形平面的内侧,则所述搜索点处于所述锥形多面体构成的视场角空间内。

在上述实现过程中,分别通过锥形多面体的四个三角形平面的第二法线向量以及对应的第二点面距离确定搜索点是否在四个三角形平面的内侧,若在,则搜索点即为路径点,在搜索路径时,若路径点在四个平面内侧,则表示该路径点在飞机视场角内。

本申请实施例还提供一种搜索路径的判断装置,所述装置包括:

搜索点获取模块,用于获取搜索路径的任意搜索点;

判断模块,用于判断所述搜索点是否处于预先建立的锥形多面体构成的视场角空间内;

确定模块,用于若所述搜索点处于锥形多面体构成的视场角空间内,则确定所述搜索点为路径点。

在上述实现过程中,在路径搜索时,将路径点限制在飞机的锥形多面体构成的视场角空间内,不仅能够提高路径搜索算法的效率,而且提高路径搜索的安全性,避免斜飞的情况。

进一步地,所述装置还包括构建模块:

顶点确定模块,用于确定所述锥形多面体的顶点坐标;

水平视场角建立模块,用于基于所述顶点坐标建立第一竖直三角形平面,以生成水平方向视场角;

垂直视场角建立模块,用于基于所述顶点坐标建立与所述第一竖直三角形平面相互垂直的第二竖直三角形平面,以生成垂直方向视场角;

视场空间建立模块,用于基于所述第一竖直三角形平面和所述第二竖直三角形平面生成锥形多面体形状的视场角空间。

在上述实现过程中,通过构建锥形多面体形状的视场角空间,划分飞机的视场角范围。

进一步地,所述装置还包括:

定义模块,用于定义任意平面的内外侧。

在上述实现过程中,通过定义任意平面的内外侧,可用于确定搜索点是否在视场角空间内。

本申请实施例还提供一种电子设备,所述电子设备包括存储器以及处理器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执行上述中任一项所述的搜索路径的判断方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质中存储有计算机程序指令,所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时,执行上述中任一项所述的搜索路径的判断方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,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为本申请实施例提供的一种搜索路径的判断方法的流程图;

图2为本申请实施例提供的建立视场角空间的流程图;

图3为本申请实施例提供的锥形多面体构成的视场角空间的结构示意图;

图4为本申请实施例提供的定义任意平面的内外侧的流程图;

图5为本申请实施例提供的平面和对应的法线示意图;

图6为本申请实施例提供的第二任意点的示意图;

图7为本申请实施例提供的判断搜索点是否处于锥形多面体构成的视场角空间内的流程图;

图8为本申请实施例提供的搜索路径的判断装置的结构框图;

图9为本申请实施例提供的搜索路径的判断装置的整体结构框图。

具体实施方式

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描述。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1,图1为本申请实施例提供的一种搜索路径的判断方法的流程图。该方法应用于无人机或其他飞机利用路径搜索算法进行路径搜索时的路径点的确定,将路径点限制在无人机的视场角空间内,具体包括以下步骤:

步骤s100:获取搜索路径的任意搜索点;

步骤s200:判断所述搜索点是否处于预先建立的锥形多面体构成的视场角空间内;

步骤s300:若是,则确定所述搜索点为路径点。

在进行步骤s200的判断之前,需要预先建立视场角空间,如图2所示,为建立视场角空间的流程图,具体包括以下步骤:

步骤s211:确定所述锥形多面体的顶点坐标;

步骤s212:基于所述顶点坐标建立第一竖直三角形平面,以生成水平方向视场角;

步骤s213:基于所述顶点坐标建立与所述第一竖直三角形平面相互垂直的第二竖直三角形平面,以生成垂直方向视场角;

步骤s214:基于所述第一竖直三角形平面和所述第二竖直三角形平面生成锥形多面体形状的视场角空间。

示例地,如图3所示,为锥形多面体构成的视场角空间的结构示意图,其中,点o为锥形多面体的顶点,三角形平面goh对应的角∠goh为水平方向视场角,三角形平面eof对应的角∠eof为垂直方向视场角,通过第一竖直三角形平面和第二竖直三角形平面生成锥形多面体形状的视场角空间,包括四个三角形平面doc、boc、aob和aod。

此外,还需要定义任意平面的内外侧,如图4所示,为定义任意平面的内外侧的流程图,具体包括以下步骤:

步骤s221:基于所述平面上的第一任意点建立所述平面的法线,所述法线的方向表示所述平面的外侧;

示例地,如图5所示,为平面和对应的法线示意图,在平面上具有第一任意点a,过第一任意点a的法线对应于第一法线向量

步骤s222:利用所述法线计算第二任意点到所述平面的第一点面距离;

所述第一点面距离表示为:

其中,d为所述第一点面距离,为第一法线向量,为所述第一任意点到所述第二任意点的向量;

示例地,如图6所示,为第二任意点的示意图,第一任意点a与第二任意点b构成向量则第二任意点b到平面的距离d即第一点面距离等于第一法线向量点乘向量

步骤s223:若所述第一点面距离小于0,则所述第二任意点在所述平面的内侧;

步骤s224:若所述第一点面距离大于0,则所述第二任意点在所述平面的外侧。

若d>0,则表示点b在平面的外侧;若d<0,则表示点b在平面的内侧。

如图7所示,为判断搜索点是否处于锥形多面体构成的视场角空间内的流程图,在定义完毕任意平面的内外侧之后,步骤s200具体可以包括:

步骤s201:分别计算所述锥形多面体的四个三角形平面的第二法线向量;

步骤s202:基于所述第二法线向量计算任意所述搜索点到所述锥形多面体的四个所述三角形平面的第二点面距离,以确定是否在对应的所述三角形平面的内侧;

步骤s203:若所述搜索点均在所述锥形多面体的四个三角形平面的内侧,则所述搜索点处于所述锥形多面体构成的视场角空间内。

在图3中的锥形多面体构成的视场角空间对应的四个三角形平面doc、boc、aob和aod分别用过o点的第二法线向量表示其对应的法线:

若α=1/2∠goh,β=1/2∠eof,则:

平面doc对应的第二法线向量为(-sinα,cosβ,0);

平面aob对应的第二法线向量为(-sinα,-cosβ,0);

平面boc对应的第二法线向量为(-sinα,cosβ,0);

平面aod对应的第二法线向量为(-sinα,-cosβ,0);

利用上述第二法线向量计算任意搜索点到锥形多面体的四个三角形平面的第二点面距离,根据第二点面距离的大小判断搜索点是否在四个三角形平面的内侧。

若搜索点在在四个三角形平面的内侧,则说明该搜索点在飞机的锥形多面体构成的视场角空间内,该搜索点为路径点。

基于上述判断方法,可以将搜索点在几何平面内侧或外侧应用于路径搜索算法中的视场角限制,限制了搜索范围,从而提高路径搜索算法的计算效率,提高了路径搜索安全性,避免出现斜飞的情况。

实施例2

本申请实施例提供一种搜索路径的判断装置,应用于实施例1中的搜索路径的判断方法,如图8所示,为搜索路径的判断装置的结构框图,所述装置包括:

搜索点获取模块100,用于获取搜索路径的任意搜索点;

判断模块200,用于判断所述搜索点是否处于预先建立的锥形多面体构成的视场角空间内;

确定模块300,用于若所述搜索点处于锥形多面体构成的视场角空间内,则确定所述搜索点为路径点。

通过上述判断将路径搜索点限制在锥形多面体构成的视场角空间内。

进一步地,如图9所示,为搜索路径的判断装置的整体结构框图,所述装置还包括构建模块210:

顶点确定模块211,用于确定所述锥形多面体的顶点坐标;

水平视场角建立模块212,用于基于所述顶点坐标建立第一竖直三角形平面,以生成水平方向视场角;

垂直视场角建立模块213,用于基于所述顶点坐标建立与所述第一竖直三角形平面相互垂直的第二竖直三角形平面,以生成垂直方向视场角;

视场空间建立模块214,用于基于所述第一竖直三角形平面和所述第二竖直三角形平面生成锥形多面体形状的视场角空间。

所述装置还包括:

定义模块220,用于定义任意平面的内外侧,该定义模块具体包括:

第一法线建立模块221,用于基于所述平面上的第一任意点建立所述平面的法线,所述法线的方向表示所述平面的外侧;

第一距离计算模块222,用于利用所述法线计算第二任意点到所述平面的第一点面距离;

所述第一点面距离表示为:

其中,d为所述第一点面距离,为第一法线向量,为所述第一任意点到所述第二任意点的向量;

内侧判断模块223,用于若所述第一点面距离小于0,则所述第二任意点在所述平面的内侧;

外侧判断模块224,用于若所述第一点面距离大于0,则所述第二任意点在所述平面的外侧。

判断模块200包括:

第二法线建立模块201,用于分别计算所述锥形多面体的四个三角形平面的第二法线向量;

第二距离计算模块202,用于基于所述第二法线向量计算任意所述搜索点到所述锥形多面体的四个所述三角形平面的第二点面距离,以确定是否在对应的所述三角形平面的内侧;

视场角判断模块203,用于若所述搜索点均在所述锥形多面体的四个三角形平面的内侧,则所述搜索点处于所述锥形多面体构成的视场角空间内。

本申请实施例还提供一种电子设备,所述电子设备包括存储器以及处理器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执行实施例1所述的搜索路径的判断方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质中存储有计算机程序指令,所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时,执行实施例1所述的搜索路径的判断方法。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外,在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(rom,read-onlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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