一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法.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CN113885568A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111238360.1(22)申请日2021.10.25(71)申请人中电鸿信信息科技有限公司地址210000江苏省南京市汉中路268号(72)发明人马俊杰陈思洋王宁潘钺(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218代理人许轲夏平(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法(57)摘要本发明公开了一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，该方法包括：像控点坐标获取，无人机自主定位，航迹规划；其中，像控点坐标获取：利用无人机拍摄地面目标获取航拍图片，与预设像控点进行检索匹配，提取像控点目标的像点坐标以及大地坐标；无人机自主定位：建立基于内三角形质心定位算法数学模型，将像控点数据作为输入值解算无人机当前坐标；航迹规划：将获取到的无人机当前坐标作为起始点，下一航点坐标作为终点，通过改进RRT算法进行航迹规划。本发明有效提升了飞行的安全性与时效性，解决了拒止环境下无人机的航迹规划问题。CN113885568ACN113885568A权利要求书1/3页1.一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，该方法包括：像控点坐标获取，无人机自主定位，航迹规划；其中：像控点坐标获取：利用无人机拍摄地面目标获取航拍图片，与预设像控点进行检索匹配，提取像控点目标的像点坐标以及大地坐标；无人机自主定位：建立基于内三角形质心定位算法数学模型，将像控点数据作为输入值解算无人机当前坐标；航迹规划：将获取到的无人机当前坐标作为起始点，下一航点坐标作为终点，通过改进RRT算法进行航迹规划。2.根据权利要求1所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：S1、无人机按照航线执行飞行任务；S2、进入拒止环境后，无人机丢失GPS信号，此时无人机无法确认自身位置，进入悬停等待阶段；S3、启动视景定位，通过视觉辅助无人机进行定位，此时机载光电载荷拍摄地面目标，并与基准卫星地图进行检索匹配，缩小目标地图范围；S4、通过已知目标像控点，对图片进行检索，确认像控点目标的像素坐标，以及像控点大地坐标；S5、建立基于内三角形质心定位算法数学模型，解算无人机当前坐标信息，并通过三角形质心法降低坐标误差；S6、将获取到的无人机坐标作为起始点，航线任务的下一航点作为目标点建立无人机航行基准航线；S7、对障碍物边界进行扩充，将障碍物最长对角线外接圆的边界扩充；S8、通过改进的RRT算法进行随机树拓展，不断迭代选择更优路径，更新起始点坐标以及目标航点坐标；S9、生成避障航线，实现拒止环境下的航迹规划；S10、待无人机驶出拒止环境，继续通过RRT算法实现到目标航点的飞行任务，接续航线飞行任务。3.根据权利要求1或2所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，拒止环境下通过视景匹配获取地面上三个像控点的大地坐标，根据坐标系转换公式以及共线方程，以无人机S点的大地直角坐标(XA,YA,ZA)作为待求解量得到以下公式：然后基于视觉定位原理可以得到视景匹配后的三组像控点在参考坐标系的坐标：2CN113885568A权利要求书2/3页其中4.根据权利要求3所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，通过内三角质心算法求解，提高拒止环境下的定位精度；具体为：假设无人机当前位置S点在参考系中真实坐标为(XA,YA,ZA)，则算法所得目标点的计算坐标为(XAi,YAi,ZAi)，由此可得最优估计值应该满足目标函数：5.根据权利要求4所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，为满足目标函数D，即各变量值与其平均数离差平方之和等于最小值，则无人机当前坐标A坐标的最优估计为：6.根据权利要求1或2所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，将障碍物最长对角线外接圆的边界扩充为1.3倍。7.根据权利要求1或2所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其3CN113885568A权利要求书3/3页特征在于，作圆切直线连接无人机起始点，更新起始点坐标为切点坐标，不断重复直至到达终点。8.根据权利要求1或2所述的一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法，其特征在于，对多段连线进行RRT随机状态点的拓展提取，并实现避障航线的自动规划。4CN113885568A说明书1/6页一种基于视景定位的拒止环境下无人机航迹规划方法技术领域[0001]本发明涉及一种航迹规划方法，具体的说，涉及一种基于