基于无人机的山火监测自主航线规划方法、装置及系统与流程

文档序号:25541698发布日期:2021-06-18 20:37阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于无人机的山火监测自主航线规划方法,其特征在于,包括:

s11:确定待规划航线的起点坐标和终点坐标,根据原始地理信息点云和预设高程值规划三维航线;

s12:接收山火疑似区域的坐标,计算山火疑似区域凸包;

s13:根据山火疑似区域凸包和预设安全飞行距离计算无人机安全飞行凸包;

s14:根据无人机安全飞行凸包更新三维航线。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的山火监测自主航线规划方法,其特征在于,所述s11的步骤包括:

s111:确定待规划航线的起点坐标和终点坐标;

s112:根据待规划航线的起点坐标和终点坐标、以及原始地理信息点云规划二维航线;

s113:根据原始地理信息点云计算地形的高度,根据地形的高度、预设高程值和二维航线规划三维航线。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的山火监测自主航线规划方法,其特征在于,所述s111的步骤包括:

s1111:接收待规划航线的起点坐标和终点坐标;

s1112:获取无人机的当前位置坐标;

s1113:将无人机的当前位置坐标与待规划航线的起点坐标和终点坐标中距离最近的点坐标设置为待规划航线的起点坐标,另一个点坐标设置为待规划航线的终点坐标;

所述s112的步骤包括:

s1121:计算待规划航线的起点坐标和终点坐标在直角坐标系下x方向的差值、y方向的差值;

s1122:根据预设的临时飞行宽度,以及航线的起点坐标和终点坐标在直角坐标系下y方向的差值计算飞行栅格单元数量,若飞行栅格单元数量为偶数则加1;

s1123:根据航线的起点坐标和终点坐标在直角坐标系下的x方向的差值、y方向的差值,以及飞行栅格单元数量计算每个飞行栅格单元的实际飞行宽度;

s1124:根据每个飞行栅格单元的实际飞行宽度通过递归方法计算拐角航线点;

s1125:判断每相邻两个拐角航线点之间的间距是否大于预设间距,若是,则在该相邻两个拐角航线点之间每间隔预设间距的位置增设监测航线点,获得包括航线起点、拐角航线点、监测航线点和航线终点的二维带状航线;

所述s113的步骤包括:

s1131:使用体素滤波下采样稀释原始地理信息点云,获得稀释后的点云;

s1132:根据二维航线里x轴和y轴的极值和预设范围值分别设置直通滤波中x轴和y轴的限定范围,对稀释后的点云进行裁剪,获得裁剪后的点云;

s1133:获取裁剪后的点云中最高点的高度,将其加上预设高程值得到初始高程值,将初始高程值设置到二维航线里,将二维航线的路径转化为初始三维航线点云;

s1134:对初始三维航线点云的每一个航线点使用k近邻方法计算k个邻近点的平均高程,再加上预设高程值,获得三维航线点云的每个航线点的实际高度,航线点包括拐角航线点和监测航线点;

s1135:将二维航线加上每个航线点点云的实际高度,获得三维航线。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的山火监测自主航线规划方法,其特征在于,所述s12的步骤包括:

s121:接收山火疑似区域的坐标,按照坐标值x值大小从小到大排序,得到的顶点序列为p1,p2,...,pn;

s122:将p1和p2放入山火疑似区域凸包中,从p3开始,当当前点在山火疑似区域凸包的逆时针方向时继续放入山火疑似区域凸包中,否则依次删除最近加入山火疑似区域凸包的点,直到新点在逆时针方向,重复这个过程,直到碰到最右边的pn,就求出了山火疑似区域凸包的下凸包;

s123:将pn和pn-1放入山火疑似区域凸包中,从pn-2开始,当当前点在山火疑似区域凸包的逆时针方向时继续放入山火疑似区域凸包中,否则依次删除最近加入山火疑似区域凸包的点,直到新点在逆时针方向,重复这个过程,直到碰到最左边的p1,就求出了山火疑似区域凸包的上凸包;

s124:依次判断山火疑似区域凸包上的点是否都在该凸包上,若不是则删除。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的山火监测自主航线规划方法,其特征在于,所述s13的步骤包括:

s131:计算山火疑似区域凸包的重心;

s132:根据山火疑似区域凸包的重心、山火疑似区域凸包的各个顶点坐标和预设安全飞行距离,计算出无人机安全飞行凸包的各个顶点坐标。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的山火监测自主航线规划方法,其特征在于,所述s14的步骤包括:

s141:计算三维航线和无人机安全飞行凸包的水平投影,获得二维航线和无人机安全飞行凸包投影;

s142:判断二维航线与无人机安全飞行凸包投影是否相交,若是,则进入s143,若否,则不动作;

s143:计算二维航线与无人机安全飞行凸包投影的交点;

s144:根据二维航线与无人机安全飞行凸包投影的交点依次删除二维航线中与无人机安全飞行凸包投影有交点的单段航线,在无人机安全飞行凸包投影区域重新规划临时航线获得临时三维航线,将临时三维航线添加到三维航线的删除点处,获得更新后的三维航线。

7.一种基于无人机的山火监测自主航线规划装置,其特征在于,包括:

三维航线规划模块,用于确定待规划航线的起点坐标和终点坐标,根据原始地理信息点云和预设高程值规划三维航线;

山火区域凸包计算模块,用于接收山火疑似区域的坐标,计算山火疑似区域凸包;

无人机飞行凸包计算模块,用于根据山火疑似区域凸包和预设安全飞行距离计算无人机安全飞行凸包;

三维航线更新模块,用于根据无人机安全飞行凸包更新三维航线。

8.根据权利要求7所述的基于无人机的山火监测自主航线规划装置,其特征在于,所述三维航线规划模块包括:

起点终点确定单元,用于确定待规划航线的起点坐标和终点坐标;

二维航线规划单元,用于根据待规划航线的起点坐标和终点坐标、以及原始地理信息点云规划二维航线;

三维航线规划单元,用于根据原始地理信息点云计算地形的高度,根据地形的高度、预设高程值和二维航线规划三维航线。

9.一种基于无人机的山火监测自主航线规划系统,其特征在于,包括:

存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至6中任一项所述基于无人机的山火监测自主航线规划方法的步骤。

10.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述基于无人机的山火监测自主航线规划方法的步骤。


技术总结
本发明涉及航线规划技术领域,实施例具体公开一种基于无人机的山火监测自主航线规划方法、装置及系统,该规划方法通过确定待规划航线的起点坐标和终点坐标,根据原始地理信息点云和预设高程值规划三维航线;接收山火疑似区域的坐标,计算山火疑似区域凸包;根据山火疑似区域凸包和预设安全飞行距离计算无人机安全飞行凸包;根据无人机安全飞行凸包更新三维航线的方法,实现了在规划的航线加入地形变化的因素,且实时的根据山火动态更新航线,实现了复杂山区近地模式下的精细化巡检。

技术研发人员:唐静远;张瑜;赵艳平;胡毅;廖俊宇;田茂霞
受保护的技术使用者:成都思晗科技股份有限公司
技术研发日:2021.04.30
技术公布日:2021.06.18
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