[发明专利]一种圆形区域无人机覆盖搜索航线自动规划方法

说明书

本发明提供了一种圆形区域无人机覆盖搜索航线自动规划方法，涉及无人机搜索航线规划技术领域，包括：S1：设定圆形搜索区域，获取圆形搜索区域的参数；S2：设定航行约束条件，结合圆形搜索区域的参数，构建圆形搜索区域模型；S3：基于无人机搭载设备参数及无人机当前航线高度，计算在该约束条件下的搜索范围的宽度；S4：根据搜索范围的宽度和旁向重叠率，计算获取航线宽度；S5：构建若干切割弦切割圆形搜索区域，计算切割弦与所述圆形搜索区域边缘的交点坐标；S6：对获得的交点进行重排序得到航点，将所有的航点按照顺序连接起来获得航线。本发明解决了针对无人机执行圆形区域覆盖搜索任务的场景下，航线规划的问题。

技术领域

本发明涉及无人机搜索航线规划技术领域，特别涉及一种圆形区域无人机覆盖搜索航线自动规划方法。

背景技术

无人机由于其低廉的成本、较好的隐蔽性以及人为参与较少等优点，在搜索、侦察以及监控等领域得到广泛应用。而针对某已知区域为无人机规划出一条在特定约束条件下的最优航线对于提升无人机的任务执行效率具有重要意义。

当前，关于无人机的任务航线规划主要是针对多边形区域，包括凸多边形与凹多边形，采用的覆盖策略大多是以“S”字形往复覆盖。通常需要对方圆某距离内的区域进行覆盖搜索，这样的话，显然方形/多边形区域覆盖航线规划算法不能完全应用于圆形区域；而如果将圆形区域近似为内接矩形，则会有部分区域不能完全覆盖；如果将圆形区域近似为外接矩形，则会带来部分无效搜索区域，二者均会影响无人机完成任务的效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种圆形区域无人机覆盖搜索航线自动规划方法，通过在给定坐标系下设定圆心位置和半径，设定航行约束条件，构建圆形搜索区域模型，之后根据设定的参数，结合无人机相对地面的航高，计算无人机搜索侦查设备的搜索宽度，再根据旁向重叠率和搜索宽度计算航线宽度；基于计算获得参数，将无人机圆形区域覆盖搜索航线规划问题转换为在构建的圆形搜索区域模型中，获取一条可以覆盖该圆形搜索区域的“S”字形航线的问题；进而，通过在模型的圆形搜索区域做切割弦，获得与区域的交点，按照“S”字形对所求交点进行重排序，并将重排序后的交点作为无人机的航点发送到飞控端，即可完成圆形区域覆盖搜索的航线规划。

本发明提供了一种圆形区域无人机覆盖搜索航线自动规划方法，具体技术方案如下：

S1：设定圆形搜索区域，获取所述圆形搜索区域的参数；

S2：设定航行约束条件，所述航行约束条件包括旁向重叠率，根据约束条件结合获取的圆形搜索区域的参数，构建圆形搜索区域模型；

S3：基于无人机搭载设备参数及无人机当前航线高度，计算在该约束条件下的搜索范围的宽度；

S4：根据所述搜索范围的宽度和所述旁向重叠率，计算获取航线宽度；

S5：构建若干切割弦，切割所述圆形搜索区域，计算切割弦与所述圆形搜索区域边缘的交点坐标；

S6：以圆形搜索区域圆心为中心，获取切割弦与圆形搜索区域边缘的交点，取任一交点为第一航点，与所述第一航点所在切割弦的另一个交点为第二航点，与所述第二航点相邻最近的交点为第三航点，与所述第三航点所在切割弦的另一个交点为第四航点，依次类推，以所述第一航点为起始，进行重排序，将所有航点连接起来获得航线。

进一步的，步骤S1中，所述参数包括所述圆形搜索区域的半径和在当前坐标系下的圆心坐标。

进一步的，所述搜索范围的宽度h，计算过程如下：

获取无人机相对地面的航高；

获取该航高飞行状态下，无人机载荷设备在垂直于飞行方向所在平面的探测角度α；

计算搜索范围的宽度，计算如下：

W＝2h*tanα