[发明专利]一种用于无人机续航能力的多起降点航线规划方法

说明书

本发明公开了一种用于无人机续航能力的多起降点航线规划方法，其特征在于，所述方法将无人机的起降点作为一个参数用于航迹规划，并且根据无人机单次飞行作业能力的限制，结合起降点的分布将一个测区进行划分。本发明中，旋翼无人机作业员可以通过指定起降点，航迹规划系统会根据作业员提供的起降点、作业范围以及作业参数生成出一个估计起降点和无人机作业能力的分块航迹规划，作业员通过对生成的分块航迹进行检查和调整，从而可以生成一个相对优化的无人机作业航迹。本发明除了能够减少旋翼无人机在实际作业中的飞行距离，提高作业效率，这种分块的航迹规划还能够支持多个无人机对同一个测区进行协同作业。

技术领域

本发明涉及测绘遥感技术领域，尤其是在旋翼无人机在进行较大范围航拍中一次飞行难以完成整个作业任务时，而进行的观测区进行分区采集技术和方法。

背景技术

无人机在在进行摄影测量应用或者遥感应用中，通过无人机上搭载的光学传感器采集地面目标。测绘或者遥感应用中需要对被感知区域采集完整全覆盖的影像数据，由于无人机收到电池容量以及飞行控制无线电通信距离的限制，一次飞行能够采集的数据的范围是有限的。因此，在一个较大的测区范围内需要通过多个架次的飞行才能完成整个较大范围测区的数据采集工作。

无人机遥感数据采集通常需要采用传感器对测区进行全覆盖采集，因此，航迹规划通常需要结合无人机传感器的参数进行设置。以摄影测量应用为例，现有的无人机飞行航线规划方法主要是从传统摄影测量航飞数据采集需求出发，考虑的内容包括：地面分辨率、重叠率、地形高度等参数，以及在特定区域进行航迹规划或者动态规划的方法，如：针对海岛测绘的无人机航迹规划、针对飞行过程中动态更改飞行计划的航迹优化等。另外，不少无人机航迹规划方法主要是针对固定翼无人机，固定翼飞机在进行飞行的航迹与旋翼无人机有较大的差异，固定翼不能悬停和转弯，其转弯需要倾斜滑行一定角度，而旋翼无人机可以进行空中悬停和直接转弯。此外，为了避免由于电池引起的坠机风险，只要一个起降，就需要更换电池，通常，为了充分利用电池，一个架次会在电池能力允许的范围内尽快扩大飞行的范围。现有的航迹规划方法较少涉及对此进行考虑。

旋翼无人机的续航能力较弱，因此，利用旋翼无人机进行大范围测图或者遥感数据采集中，除了需要采集能够满足无人机测图需要的图像分辨率，还需要频繁起降更换无人机电池的实际需要。在满足测区的一定密度的航飞要求的前提条件下，一个作业测区中尽量减少无人机飞行的距离，可以降低作业成本和飞行中的风险，另一方面，又希望在一个架次中完成尽量多的作业面积。实际上，由于续航的限制，为了节约电力航飞过程中需要根据无人机飞行的需要而不停的转场。转场意味着起降点的更换，同时，也会让原有的航线规划。现有的方法基本上没有考虑在较大范围测区进行作业时，旋翼无人机的续航能力限制、电池频繁更换、多个起降点起飞的特点，以及也没有估计到同一个测区多个无人机协同作业的特点。现有的无人机作业航迹规划软件，大多起源于固定翼的需要，没有考虑旋翼无人机需要频繁规划更换电池和转场的需要、作业路线相对较短的现实特性。

发明内容

针对上述问题，本发明设计出一种用于旋翼无人机进行较大范围测绘或者遥感应用中所需要的测区分块与规划方法。较大范围是指在一个飞行架次难以完成全覆盖测量的范围。

本发明的技术方案是提供一种用于无人机续航能力的多起降点航线规划方法，其特征在于，所述方法将无人机的起降点作为一个参数用于航迹规划，并且根据无人机单次飞行作业能力的限制，结合起降点的分布将一个测区进行划分；其包括以下几个步骤：

（1）用户在地图上勾画测区的飞行边界，用户根据现场的飞行作业的方便程度、通视条件等考虑在地图上设定作业起降点；

（2）通过用户指定的影像分辨率等参数，结合所使用的光学传感器计算出需要飞行的航高，或者用户人工指定飞行航高；

（3）用户设定无人机其他飞行参数，包括：单次飞行作业时间、飞行速度、转弯半径等；