飞行器轨迹的规划方法、装置、可读存储介质及电子设备与流程

文档序号:25541686发布日期:2021-06-18 20:37阅读:102来源:国知局
飞行器轨迹的规划方法、装置、可读存储介质及电子设备与流程

本申请涉及飞行器控制技术领域,尤其是涉及飞行器轨迹的规划方法、装置、可读存储介质及电子设备。



背景技术:

在飞行器飞行过程中,低空飞行能有效减小雷达对来袭目标的发现概率及导弹的拦截率。低空飞行特别是路上低空飞行,首先要解决的问题就是障碍规避,即使是平原地区,也不可避免地出现小土坡和小山丘,严重影响飞行安全。

现阶段,为了在低空飞行过程中,确定出地面上的障碍物,一般是在飞行器进行飞行前,根据飞行航线,人工踩点,利用目视及手持全球定位系统(globalpositioningsystem,gps)设备识别障碍物,飞行时尽量规避,不仅测量效率低,并且在测量时无法根据飞行器的实时飞行情况进行规划,导致对飞行器飞行轨迹规划的准确率偏低。



技术实现要素:

有鉴于此,本申请的目的在于提供飞行器轨迹的规划方法、装置、可读存储介质及电子设备,可以根据飞行器的性能以及飞行速率,确定距离远近不同的避障轨迹,根据地形轨迹与不同避障轨迹之间的关系,规划飞行器的飞行轨迹,可以准确快速地确定飞行器的安全飞行轨迹,有助于提高飞行轨迹规划的效率以及准确率。

本申请实施例提供了一种飞行器轨迹的规划方法,所述规划方法包括:

基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;

基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;

基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

进一步的,在所述基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹之前,所述规划方法还包括:

基于所述飞行器的侧向飞行误差,确定与所述飞行器的飞行航线对应的横向飞行范围;

在所述横向飞行范围上按照预设距离间隔,提取多条高程数据;

将所述横向飞行范围内提取出的多条高程数据,确定为飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据。

进一步的,通过以下步骤确定所述预设安全飞行高度:

确定所述飞行器的第一测量误差以及所述地形数据的第二测量误差;

加和所述第一测量误差以及所述第二测量误差,确定目标测量误差;

基于所述目标测量误差,确定为所述预设安全飞行高度。

进一步的,通过以下步骤确定所述目标飞行轨迹,包括:

以所述飞行器当前所在位置为原点,以所述飞行器的飞行方向为x轴,以垂直于所述飞行器的飞行方向为y轴,建立坐标系;

在所述坐标系下确定所述第一避障轨迹对应的第一避障轨迹函数、所述第二避障轨迹对应的第二避障轨迹函数,以及所述目标地形轨迹对应的目标地形函数;

在同一位置处,检测所述第一避障轨迹函数的第一函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;

若所述第一避障轨迹函数的第一函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第一避障轨迹函数对应的第一避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

进一步的,在所述在同一位置处,检测所述第一避障轨迹函数的第一函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值之后,所述规划方法还包括:

若所述第一避障轨迹函数的第一函数值不小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定所述第二避障轨迹函数在同一位置处的第二函数值;

检测所述第二避障轨迹函数的第二函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;

若所述第二避障轨迹函数的第二函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第二避障轨迹函数对应的第二避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

本申请实施例还提供了一种飞行器轨迹的规划装置,所述规划装置包括:

地形轨迹确定模块,用于基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;

避障轨迹确定模块,用于基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;

飞行轨迹控制模块,用于基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

进一步的,所述规划装置还包括地形数据确定模块,所述地形数据确定模块用于:

基于所述飞行器的侧向飞行误差,确定与所述飞行器的飞行航线对应的横向飞行范围;

在所述横向飞行范围上按照预设距离间隔,提取多条高程数据;

将所述横向飞行范围内提取出的多条高程数据,确定为飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据。

进一步的,所述规划装置还包括安全高度确定模块,所述安全高度确定模块用于:

确定所述飞行器的第一测量误差以及所述地形数据的第二测量误差;

加和所述第一测量误差以及所述第二测量误差,确定目标测量误差;

基于所述目标测量误差,确定为所述预设安全飞行高度。

进一步的,所述飞行轨迹控制模块用于通过以下步骤确定所述目标飞行轨迹,包括:

以所述飞行器当前所在位置为原点,以所述飞行器的飞行方向为x轴,以垂直于所述飞行器的飞行方向为y轴,建立坐标系;

在所述坐标系下确定所述第一避障轨迹对应的第一避障轨迹函数、所述第二避障轨迹对应的第二避障轨迹函数,以及所述目标地形轨迹对应的目标地形函数;

在同一位置处,检测所述第一避障轨迹函数的第一函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;

若所述第一避障轨迹函数的第一函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第一避障轨迹函数对应的第一避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

进一步的,所述规划装置还包括飞行轨迹确定模块,所述飞行轨迹确定模块用于:

若所述第一避障轨迹函数的第一函数值不小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定所述第二避障轨迹函数在同一位置处的第二函数值;

检测所述第二避障轨迹函数的第二函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;

若所述第二避障轨迹函数的第二函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第二避障轨迹函数对应的第二避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

本申请实施例还提供一种电子设备,包括:处理器、存储器和总线,所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当电子设备运行时,所述处理器与所述存储器之间通过总线通信,所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的飞行器轨迹的规划方法的步骤。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时执行如上述的飞行器轨迹的规划方法的步骤。

本申请实施例提供的飞行器轨迹的规划方法、装置、可读存储介质及电子设备,基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

这样,根据飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定出飞行器的飞行航线上的目标地形轨迹;根据飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定出飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,根据第一避障轨迹以及第二避障轨迹在同一位置处的高度值与目标地形轨迹在该位置处的高度值之间的关系,规划出飞行器的目标飞行轨迹,控制飞行器按照规划出的目标飞行轨迹飞行,从而可以准确快速地确定飞行器的安全飞行轨迹,有助于提高飞行轨迹规划的效率以及准确率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

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为本申请实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划方法的流程图;

图2为本申请另一实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划方法的流程图;

图3为地形轨迹规避比较示意图;

图4为本申请实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划装置的结构示意图之一;

图5为本申请实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划装置的结构示意图之二;

图6为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

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,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例,都属于本申请保护的范围。

首先,对本申请可适用的应用场景进行介绍。本申请可应用于飞行器控制技术领域,在飞行器飞行过程中,低空飞行能有效减小雷达对来袭目标的发现概率及导弹的拦截率。低空飞行特别是路上低空飞行,首先要解决的问题就是障碍规避,即使是平原地区,也不可避免地出现小土坡和小山丘,严重影响飞行安全。

经研究发现,为了在低空飞行过程中,确定出地面上的障碍物,一般是在飞行器进行飞行前,根据飞行航线,人工踩点,利用目视及手持全球定位系统(globalpositioningsystem,gps)设备识别障碍物,飞行时尽量规避,不仅测量效率低,并且在测量时无法根据飞行器的实时飞行情况进行规划,导致对飞行器飞行轨迹规划的准确率偏低。

基于此,本申请实施例提供了一种飞行器轨迹的规划方法,以降低数据传输的丢包率,减少数据传输时延。

请参阅图1,图1为本申请实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划方法的流程图。如图1中所示,本申请实施例提供的飞行器轨迹的规划方法,包括:

s101、基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹。

该步骤中,根据与预先规划的飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据,以及预设安全飞行高度,确定出飞行器可以安全飞行的安全飞行航线对应的目标地形轨迹。

这里,地形数据可使用地图中存储的数据,如谷歌地图等,数据中包括经纬度和高程信息,但是地图数据量较大,不适合全部导入飞控计算机中直接用于计算,需要进一步的处理。

这里,预设安全飞行高度,是考虑到飞行器高度测量误差以及地形数据的误差,需要在真实地形数据上留出安全余量,得到安全地形数据,该余量不小于飞行器高度测量误差范围与地形数据误差的总和。

这样,根据确定出的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,可以准确地确定出在飞行器贴地飞行,并且未触碰到地面障碍物时的目标地形轨迹,以便飞行器安全地飞行。

其中,目标地形轨迹中包括地面上的障碍物,在本申请中针对于飞行器的低空飞行,即使是在平原地区,也会不可避免地出现小土坡以及小山丘,这些可以被认为是低空飞行过程中的障碍物。

s102、基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离。

该步骤中,根据飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定出飞行器躲避障碍物的第一避障轨迹,以及第二避障轨迹。

其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离。

这里,飞行器在飞行过程中,规避障碍的唯一方法就是快速爬升,爬升能力的大小决定了飞行器以多快的速度规避障碍,结合飞行器飞行速度,就知道飞行器需要在障碍前方多少距离开始规避障碍物。

这里,飞行器对于近距离障碍采用等过载爬升方式规避障碍,利用运动学可求出靶机爬升轨迹方程;对于远距离障碍,无法采用等过载爬升方式,因为此方式会使飞行器速度极具降低,采用等速率爬升方式较为合适,保证爬升的同时保持速度。

其中,等过载的爬升方式,即为控制飞行器以相同的加速度进行爬升,并且加速度的设置与飞行器的型号以及性能有关;等速率爬升即控制飞行器以等速率的方式爬升,爬升的速率与飞行器的爬升前的飞行速率以及飞行器的性能相关。

s103、基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

该步骤中,根据步骤s102确定的第一避障轨迹,第二避障轨迹以及步骤s101确定出的目标地形轨迹在同一位置处对应的高度值之间的关系,确定出飞行器的目标飞行轨迹,并控制飞行器按照相应的目标飞行轨迹飞行。

这里,目标飞行轨迹是相对于飞行器的当前飞行情况来说的,在进行飞行之前,会规划好飞行器的飞行轨迹,在未进行障碍物躲避时,飞行器将按照规划好的飞行轨迹进行飞行,因此,针对于不同的飞行器驶过的不同地形,目标飞行轨迹可以包括三种:第一避障轨迹、第二避障轨迹以及飞行器当前的、预先规划好的飞行轨迹。

这里,对于目标飞行轨迹的确定,是基于确定出的第一避障轨迹、第二避障轨迹分别与目标地形轨迹之间的关系确定的,当确定出第一避障轨迹与目标地形轨迹有交点时,将第一避障轨迹确定为目标飞行轨迹,控制飞行器按照第一避障轨迹进行飞行,以躲避障碍物;当确定出第一避障轨迹与目标地形轨迹没有交点,而当确定出第二避障轨迹与目标地形轨迹有交点时时,控制飞行器按照第二避障轨迹进行飞行,以躲避障碍物;当第一避障轨迹、第二避障轨迹均与目标地形轨迹之间不存在交点时,控制目标飞行按照当前飞行轨迹继续飞行。

本申请实施例提供的飞行器轨迹的规划方法,基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

这样,根据飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定出飞行器的飞行航线上的目标地形轨迹;根据飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定出飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,根据第一避障轨迹以及第二避障轨迹在同一位置处的高度值与目标地形轨迹在该位置处的高度值之间的关系,规划出飞行器的目标飞行轨迹,控制飞行器按照规划出的目标飞行轨迹飞行,从而可以准确快速地确定飞行器的安全飞行轨迹,有助于提高飞行轨迹规划的效率以及准确率。

请参阅图2,图2为本申请另一实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划方法的流程图。如图2中所示,本申请实施例提供的飞行器轨迹的规划方法,包括:

s201、基于所述飞行器的侧向飞行误差,确定与所述飞行器的飞行航线对应的横向飞行范围。

该步骤中,根据飞行器的侧向飞行误差,确定出与飞行器关联的,与为飞行器规划的飞行航线对应的横向飞行范围。

这里,考虑到飞行器对于航迹控制的横向误差,需要为飞行器的飞行划分一个可允许的控制误差范围,即的横向飞行范围,飞行器在该范围内的飞行,可以被认为时未偏离正常飞行轨迹的飞行。

例如,某种型号的飞行器的横向误差约为20m,因此横向飞行范围可以设置为左右±30m的范围。

s202、在所述横向飞行范围上按照预设距离间隔,提取多条高程数据。

该步骤中,根据步骤s201确定的横向飞行范围,基于预设距离间隔,在横向飞行范围内进行等距离划分,从而确定出多条高程数据。

针对于上述示例,横向飞行范围可以设置为左右±30m的范围,预设距离间隔为5m,因此可以划分出13条高程数据。

s203、将所述横向飞行范围内提取出的多条高程数据,确定为飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据。

该步骤中,根据步骤s202的提取,确定出飞行器在误差允许范围内的多条高程数据,基于提取出的多条高程数据,确定出与飞行器本次飞行的飞行航线对应的飞行地形数据。

其中,在确定出的飞行地形数据的数量为多个,可以与高程数据的数量一致。

s204、基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹。

s205、基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离。

s206、基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

其中,s204至s206的描述可以参照s101至s103的描述,并且能达到相同的技术效果,对此不做赘述。

进一步的,通过以下步骤确定所述预设安全飞行高度:确定所述飞行器的第一测量误差以及所述地形数据的第二测量误差;加和所述第一测量误差以及所述第二测量误差,确定目标测量误差;基于所述目标测量误差,确定为所述预设安全飞行高度。

该步骤中,确定出飞行器在贴地飞行时的第一测量误差,以及地形数据在测量时的第二测量误差,并加和第一测量误差以及第二测量误差,确定出可能导致高度误差全部因素影响下的目标测量误差,根据目标测量误差,确定出飞行器在贴地飞行时的预设安全飞行高度。

这里,在预先对飞行器的飞行轨迹进行规划时,需要考虑到测量误差对飞行轨迹的规划的影响,需要为飞行器的飞行预留足够的飞行高度余量,以保证飞行器的飞行安全。

其中,第一测量误差可以是飞行器本身对于飞行高度的测量误差,第二测量误差是在获取地形数据时的地形测量误差。

这里,对于预设安全飞行高度的设置,可以是设置为不小于第一测量误差以及第二测量误差之和(目标测量误差)的。

例如,高度控制误差(第一测量)为5m,无线电高度表测量误差(二测量误差)为2-3m,预设安全飞行高度设置为10m较为合适。

进一步的,步骤s206包括:以所述飞行器当前所在位置为原点,以所述飞行器的飞行方向为x轴,以垂直于所述飞行器的飞行方向为y轴,建立坐标系;在所述坐标系下确定所述第一避障轨迹对应的第一避障轨迹函数、所述第二避障轨迹对应的第二避障轨迹函数,以及所述目标地形轨迹对应的目标地形函数;在同一位置处,检测所述第一避障轨迹函数的第一函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;若所述第一避障轨迹函数的第一函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第一避障轨迹函数对应的第一避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

该步骤中,以飞行器当前的飞行位置为原点,以飞行器的飞行方向为x轴,以垂直于飞行器的飞行方向为y轴,建立坐标系,在坐标系中分别确定出第一避障轨迹对应的第一避障函数、第二避障轨迹对应的第二避障函数、以及目标地形数据对应的目标地形函数;在同一横坐标点处,检测第一避障函数对应的第一函数值是否小于目标地形轨迹的目标函数值,若是确定出第一避障轨迹函数的第一函数值小于目标地形轨迹的目标函数值,确定第一避障函数与目标函数值有交点,确定与所述第一避障轨迹函数对应的第一避障轨迹为目标飞行轨迹,控制飞行器按照该目标飞行轨迹飞行。

这里,在建立坐标系时,是以飞行器的当前位置为原点建立的坐标系,那么随着飞行器的飞行过程的持续,建立的坐标系的原点也会随着飞行器的飞行而移动。

这里,根据飞行器的性能参数等可以得出,第一避障轨迹时飞行器以等过载爬升方式进行爬升得到的轨迹,第二避障轨迹时飞行器以等速率爬升方式进行爬升得到的轨迹,因此,与第一避障轨迹对应的第一避障函数应该为一元二次函数,与第二避障轨迹对应的第二避障函数,应该为一元一次函数;目标地形函数是通过实际地形图获得,是距离和高度的函数。

其中,等过载爬升即等加速度爬升,加速度的数值大小与飞行器的性能相关,不同飞行器的过载数值不同,一般以2g过载爬升适宜,其中,g为重力加速度,重力加速度取值一般为9.8m/s2;飞行器等速率爬升的爬升速率,也是基于飞行器的性能决定的,例如,某型号飞行器不降速爬升率20m/s,因此第二避障轨迹对应的第二避障函数的斜率可以为25/v(v为飞行器飞行速度)。

这里,在同一位置处,当第一避障函数的第一函数值小于目标地形函数的函数值时,可以确定出第一避障轨迹与目标地形轨迹有交点,需要按照第一避障轨迹进行飞行,以保证飞行器躲避障碍物。

这里,第一避障轨迹函数的表达形式可以是h1(x)=ax2,其中,h1(x)为第一函数值,a为飞行器采用第一避障爬升时的爬升过载,x为计算第一避障函数以及目标地形函数之间的关系时,沿飞行器飞行的航线距离。

进一步的,在所述在同一位置处,检测所述第一避障轨迹函数的第一函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值之后,所述规划方法还包括:若所述第一避障轨迹函数的第一函数值不小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定所述第二避障轨迹函数在同一位置处的第二函数值;检测所述第二避障轨迹函数的第二函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;若所述第二避障轨迹函数的第二函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第二避障轨迹函数对应的第二避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

该步骤中,若是确定出第一避障轨迹函数的第一函数值不小于所述目标地形轨迹的目标函数值,此时可以确定第一避障轨迹与目标地形轨迹不相交,这时检测第二避障轨迹函数在同一位置的第二函数值与是否目标函数值,若小于,确定第二避障轨迹与目标地形轨迹有交点,确定与第二避障轨迹函数对应的第二避障轨迹为目标飞行轨迹,控制飞行器按照第二避障轨迹飞行,以躲避障碍物,保证飞行安全。

这里,在确定出第一避障轨迹与目标地形轨迹不相交时,确定在第一避障轨迹对应的近距离区域内不存在妨碍飞行器飞行的障碍物,需要确定第二避障函数的第二函数值是否小于目标地形轨迹的目标函数值,若小于,可以确定出第二避障轨迹与目标地形轨迹有交点,此时需要飞行器按照与远距离范围相对应的第二避障轨迹飞行。

这里,第一避障轨迹函数的表达形式可以是h2(x)=bx,其中,h2(x)为第二函数值,b为飞行器采用第二避障爬升时的爬升速率,x为计算第二避障函数以及目标地形函数之间的关系时,沿飞行器飞行的航线距离。

请参阅图3,图3为地形轨迹规避比较示意图,如图3中所示,基于预设安全余量规划的目标地形轨迹301,位于基于地图数据确定的实际地形轨迹302的上方,根据目标地形轨迹301判断飞行器303的目标飞行轨迹,基于飞行器303的当前位置,确定出飞行器的第一避障轨迹304以及第二避障轨迹305,由图3可知,第一避障轨迹304在位置m处与目标地形轨迹301相交,而第二避障轨迹305与目标地形轨迹301在位置m处并不相交,因此,针对于图示的情况,飞行器303应该按照第一避障轨迹304的指示进行飞行。

本申请实施例提供的飞行器轨迹的规划方法,基于所述飞行器的侧向飞行误差,确定与所述飞行器的飞行航线对应的横向飞行范围;在所述横向飞行范围上按照预设距离间隔,提取多条高程数据;将所述横向飞行范围内提取出的多条高程数据,确定为飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据;基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

这样,根据飞行器的侧向飞行误差,确定飞信器的飞行航线的横向飞行范围,并在横向飞行范围上按照预设距离间隔,确定出多条高程数据,将确定出的多条高程数据,确定为飞信器的飞行地形数据,根据飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定出飞行器的飞行航线上的目标地形轨迹;根据飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定出飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,根据第一避障轨迹以及第二避障轨迹在同一位置处的高度值与目标地形轨迹在该位置处的高度值之间的关系,规划出飞行器的目标飞行轨迹,控制飞行器按照规划出的目标飞行轨迹飞行,从而可以准确快速地确定飞行器的安全飞行轨迹,有助于提高飞行轨迹规划的效率以及准确率。

请参阅图4、图5,图4为本申请实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划装置的结构示意图之一,图5为本申请实施例所提供的一种飞行器轨迹的规划装置的结构示意图之二。如图4中所示,所述规划装置400包括:

地形轨迹确定模块410,用于基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;

避障轨迹确定模块420,用于基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;

飞行轨迹控制模块430,用于基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

进一步的,如图5所示,所述规划装置400还包括地形数据确定模块440,所述地形数据确定模块440用于:

基于所述飞行器的侧向飞行误差,确定与所述飞行器的飞行航线对应的横向飞行范围;

在所述横向飞行范围上按照预设距离间隔,提取多条高程数据;

将所述横向飞行范围内提取出的多条高程数据,确定为飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据。

进一步的,如图5所示,所述规划装置400还包括安全高度确定模块450,所述安全高度确定模块450用于:

确定所述飞行器的第一测量误差以及所述地形数据的第二测量误差;

加和所述第一测量误差以及所述第二测量误差,确定目标测量误差;

基于所述目标测量误差,确定为所述预设安全飞行高度。

进一步的,如图5所示,所述规划装置400还包括飞行轨迹确定模块460,所述飞行轨迹确定模块460用于:

若所述第一避障轨迹函数的第一函数值不小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定所述第二避障轨迹函数在同一位置处的第二函数值;

检测所述第二避障轨迹函数的第二函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;

若所述第二避障轨迹函数的第二函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第二避障轨迹函数对应的第二避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

进一步的,所述飞行轨迹控制模块430用于通过以下步骤确定所述目标飞行轨迹,包括:

以所述飞行器当前所在位置为原点,以所述飞行器的飞行方向为x轴,以垂直于所述飞行器的飞行方向为y轴,建立坐标系;

在所述坐标系下确定所述第一避障轨迹对应的第一避障轨迹函数、所述第二避障轨迹对应的第二避障轨迹函数,以及所述目标地形轨迹对应的目标地形函数;

在同一位置处,检测所述第一避障轨迹函数的第一函数值是否小于所述目标地形轨迹的目标函数值;

若所述第一避障轨迹函数的第一函数值小于所述目标地形轨迹的目标函数值,确定与所述第一避障轨迹函数对应的第一避障轨迹为所述目标飞行轨迹。

本申请实施例提供的飞行器轨迹的规划装置,基于与飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定安全飞行航线对应的目标地形轨迹;基于所述飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定所述飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,其中,所述第一避障轨迹对应的避障距离小于所述第二避障轨迹对应的避障距离;基于所述第一避障轨迹、所述第二避障轨迹以及所述目标地形轨迹在同一位置处的对应的高度值之间的关系,确定所述飞行器的目标飞行轨迹,并控制所述飞行器按照所述目标飞行轨迹飞行。

这样,根据飞行器的飞行航线对应的飞行地形数据以及预设安全飞行高度,确定出飞行器的飞行航线上的目标地形轨迹;根据飞行器的飞行性能以及飞行速率,确定出飞行器的第一避障轨迹以及第二避障轨迹,根据第一避障轨迹以及第二避障轨迹在同一位置处的高度值与目标地形轨迹在该位置处的高度值之间的关系,规划出飞行器的目标飞行轨迹,控制飞行器按照规划出的目标飞行轨迹飞行,从而可以准确快速地确定飞行器的安全飞行轨迹,有助于提高飞行轨迹规划的效率以及准确率。

请参阅图6,图6为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图6中所示,所述电子设备600包括处理器610、存储器620和总线630。

所述存储器620存储有所述处理器610可执行的机器可读指令,当电子设备600运行时,所述处理器610与所述存储器620之间通过总线630通信,所述机器可读指令被所述处理器610执行时,可以执行如上述图1以及图2所示方法实施例中的飞行器轨迹的规划方法的步骤,具体实现方式可参见方法实施例,在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1以及图2所示方法实施例中的飞行器轨迹的规划方法的步骤,具体实现方式可参见方法实施例,在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,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,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个处理器可执行的非易失的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(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本申请的具体实施方式,用以说明本申请的技术方案,而非对其限制,本申请的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解: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,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围,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以权利要求的保护范围为准。

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