一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106767816A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611085962.7(22)申请日2016.11.30(71)申请人浙江大学地址310013浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人徐新民何宇(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟(51)Int.Cl.G01C21/20(2006.01)G06Q10/04(2012.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统(57)摘要本发明公开了一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统，包括GPRS远程通信模块和上位机处理模块。GPRS远程通信模块用于远程采集无人机的坐标数据，上传数据、下传控制命令；上位机处理模块用于接收来自无人机的坐标数据，结合障碍点坐标，基于voronoi图法计算联通的路网集合，通过广度优先搜索策略在路网集合中搜索最短路径，最终通过远程通信模块将路径数据远程下发至无人机。由此，本发明系统降低了无人机路径搜索的时间开销，同时扩大了无人机的控制范围。CN106767816ACN106767816A权利要求书1/1页1.一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统，其特征在于：包括位于地面的上位机以及安装于无人机上的GPRS远程通信模块；所述的GPRS远程通信模块用于接收地面上位机发送的导航路径信息，同时将无人机飞控模块提供的当前位置信息发送给上位机；所述的上位机包括：网络接收模块，用于连接公网且与无人机上的GPRS远程通信模块进行网络通信；上位机处理模块，其采用Voronoi图法对无人机当前位置、目的地位置以及所有障碍点的坐标信息进行路径化运算，进而通过网络接收模块将运算得到导航路径信息发送给无人机。2.根据权利要求1所述的无人机远程路径规划系统，其特征在于：所述飞控模块通过GPRS远程通信模块获取导航路径信息用以控制飞行器的航向以及飞行状态。3.根据权利要求1所述的无人机远程路径规划系统，其特征在于：所述GPRS远程通信模块与上位机的连接建立过程如下：步骤1：上位机利用网络接收模块连接公网，打开设定端口，等待连接请求；步骤2：GPRS远程通信模块向上位机发起连接请求；步骤3：上位机网络接收模块对步骤2中的连接请求进行鉴权和判定；步骤4：若步骤3鉴权通过，则上位机网络接收模块建立与GPRS远程通信模块的连接并在整个飞行过程中保持连接，以便进行后续数据收发；若步骤3鉴权未通过则返回执行步骤1。4.根据权利要求1所述的无人机远程路径规划系统，其特征在于：所述上位机处理模块进行路径化运算的具体过程如下：(1)通过网络接收模块远程获取无人机当前位置坐标点，结合设置的目的地位置坐标点以及所有障碍点，将这些点均存储为独立的离散点；(2)划定包含上述所有离散点的最小方形地图区域；(3)在所述最小方形地图区域内，采用Voronoi图法对所有离散点进行路径化运算，计算出该地图区域内所有的可行路径；(4)采用广度优先搜索算法对所有可行路径进行路径搜索，确定从当前位置至目的地位置的最优路径；(5)对所述最优路径进行离散点化，提取最优路径上各离散点的坐标信息，进而将这些离散点的坐标信息通过网络接收模块远程发送给无人机。2CN106767816A说明书1/3页一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统技术领域[0001]本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统。背景技术[0002]路径规划属于无人机运行中最核心的需求。现有无人机路径规划往往采用人工手动方式，在视距范围内采取人工目视手动控制方法，在视距范围外(5km范围内)采取无线图像传输进行人工远程操控。因此现有无人机的飞行范围受限于图像传输设备的功率，通常在5千米范围以内，无法进行更远距离的自主飞行。[0003]同时无人机与地面行人、车辆不同，具有无视低矮障碍物的飞行特性，现有的路径规划往往基于已有的地面路网数据，存在路径集合存储消耗过大、搜索时间消耗过长、规划结果不适合无人机等缺点。发明内容[0004]鉴于上述，本发明提供了一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统，能够进行远距离、适合无人机飞行特性的路径规划，降低了无人机路径搜索的时间开销，同时扩大了无人机的控制范围。[0005]一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统，包括位于地面的上位机以及安装于无人机上的GPRS远程通信模块；所述的GPRS远程通信模块用于接收地面上位机发送的导航路径信息，同时将无人