[发明专利]一种基于二三维一体化的无人机路径动态规划方法

权利要求书

1.一种基于二三维一体化的无人机路径动态规划方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对无人机路径规划区域构建全要素实景模型；

步骤2：在二维地图窗口中规划初始无人机路径和高度属性值；

步骤3：基于步骤1的全要素实景模型生成三维全要素实景地图窗口，利用GIS限制面分析算法，判断三维全要素实景地图窗口中航路点是否在地面物体的外部，具体方法为：

将在二维地图窗口中的航路点和高度值进行坐标系转换和投影变换变成三维坐标，然后在三维全要素实景地图窗口中判断航路点的高度是否大于当前位置地面物体的高度；若大于，则满足初始无人机路径要求；反之则不满足，需要在二维地图窗口中调整航路点的高度或位置；

步骤4：基于GIS通视性算法，判断三维全要素实景地图窗口中航路点之间的通视性，若航路点之间不通视，则对当前航路点增加高度值，获得新航路点；判断航路点A_i与航路点A_i+1之间的通视性，若通视，则两航点在二维地图中对应的路径符合安全性约束；反之，保持航路点A_i高度值不变，进行以下判断：

(1)若航路点A_i的高度H_i小于或等于航路点A_i+1的高度H_i+1，①并且航路点A_i与航路点A_i+1之间没有比航路点A_i至A_i+1可通视的更大仰角θ_i，则航路点A_i+1的高度增加值△H_i+1为Y_Ai+1-Y_Ai，并以高度增加后的点为航路点A_i+1的新航路点A_i+1’，其中Y_Ai+1和Y_Ai分别为航路点A_i+1和A_i的纵坐标；②若航路点A_i与航路点A_i+1之间有比仰角θ_i更大的可通视仰角，则以过A_i+1航路点的垂线与A_i最大仰角θ_i射线之间的交点为新航路点A_i+1^’，并以航路点A_i至新航路点A_i+1’的仰角θ_i最大值确定的路径计算△H_i+1，即以航路点A_i与航路点A_i+1之间投影区域的最大可通视仰角来确定无人机安全路径；

(2)若航路点A_i的高度H_i大于航路点A_i+1的高度H_i+1，①并且航路点A_i与航路点A_i+1之间没有比航路点A_i至A_i+1可通视的最小俯角β_i，则航路点A_i+1的高度增加值△H_i+1为Y_Ai+1-Y_Ai，并以高度增加后的点为航路点A_i+1的新航路点A_i+1’；②若航路点A_i与航路点A_i+1之间有比俯角β_i更小的可通视俯角，则以过A_i+1航路点的垂线与A_i最小俯角β_i射线之间的交点为新航路点A_i+1’，并以航路点A_i至新航路点A_i+1’的俯角β_i最小值确定的路径计算△H_i+1，即以航路点A_i与航路点A_i+1之间投影区域的最小可通视俯角来确定A_i+1增加的高度值；

步骤5：利用步骤3的方法，在三维全要素实景地图窗口中判断新航路点是否在地面物体的外部；

步骤6：重复步骤4至5，得到调整后的无人机航路点的三维坐标，经过坐标系统转换和投影变换在二维地图窗口中得到无人机路径航路点位置及高度属性值。