一种无人机短距离路径规划方法及装置

本发明涉及无人机导航设备，具体而言，涉及一种无人机短距离路径规划方法及装置。

背景技术：

1、无人机作为近年来新兴的高端技术产品，在很多不同领域内已经有了较多的应用，例如航拍测绘、灾害搜救、精准农业、管道巡检等应用。无人机在具体应用中，需要根据给定的划定区域，按照一定的全覆盖路径进行遍历。目前多采用往返式和螺旋式等方式完成遍历。无人机多采用机载电源提供能量支持完成飞行任务，由于机载电源存储能量的限制，使得机载电源的使用时长有限，因此，在无人机飞行过程中，如果不选择合适的路径在坐标点之间飞行完成全覆盖遍历，则会造成能量浪费，如此一来，减少了机载电源提供能量的时间，影响无人机的正常使用。

2、其次，随着任务越来越复杂，无人机路径需要覆盖遍历的坐标点逐渐增多，计算的维度不断增大，传统的算法在给定的时间内无法规划出一条能量最优的路径，导致计算时间过长，无法满足实际应用中的需要。

3、针对上述提到的技术缺陷，现提出一种无人机短距离路径规划方法及装置以解决目前的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人机短距离路径规划方法及装置，其能够大大的减小无人机路径遍历工作及计算难度，缩短计算时间，在无人机短距离形成中大大提升无人机自动寻路能力。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、一种无人机短距离路径规划方法，包括以下步骤：

4、s1、对覆盖区域进行网络栅格化建模，将网格分为自由区域和障碍区域，并建立标准坐标系；

5、s2、以单个可容纳无人机通过的最小立方体为单位通过网格，在网格的自由区域内进行充分填充；

6、s3、确定无人机的起始点及终止点；

7、s4、以起始点处的单位通过网格向相邻的单位通过网格进行连接，起始点与终止点之间若干连接的相邻单位通过网格形成通过路径；

8、s5、对若干个通过路径进行比对，比对通过路径的行进距离、行进高度方差、行进水平度方差、通过路径拐点数量，筛选最优通过路径；

9、s6、对最优通过路径的拐点进行标记，对最优通过路径边缘的障碍区域的拐点进行标记；

10、s7、无人机设备录入最优通过路径及标记点。

11、在本发明的一些实施例中，上述步骤s5中筛选行进距离较短、行进高度方差较小、行进水平度方差较小、通过路径拐点数量较少的通过路径为最优通过路径。

12、在本发明的一些实施例中，上述步骤s5中各数据权重占比为，行进距离：行进高度方差：行进水平度方差：通过路径拐点数量＝1：2：2：1。

13、在本发明的一些实施例中，上述步骤s5中行进高度方差、行进水平度方差使用连续型方差计算。

14、一种无人机短距离路径规划装置，包括无人机本体，无人机本体上设置有扫描机构，扫描机构包括红外线测距仪组，红外线测距仪组至少包括3个红外线测距仪，红外线测距仪均设置在转向座上；转向座包括基座、水平转向底座、安装座和竖直转向座，水平转向底座与基座水平铰接，竖直转向座固定设置在水平转向底座上，安装座与竖直转向座铰接，红外线测距仪设置在安装座上。

15、在本发明的一些实施例中，上述基座上设置有第一凹槽，水平转向底座底端固定设置有第一转动齿轮，第一凹槽内设置有第一电机与第一驱动齿轮，第一驱动齿轮与第一转动齿轮啮合。

16、在本发明的一些实施例中，上述竖直转向座上设置有第二凹槽，安装座侧面固定设置有第二转动齿轮，第二凹槽内设置有第二电机与第二驱动齿轮，第二驱动齿轮与第二转动齿轮啮合。

17、在本发明的一些实施例中，上述红外线测距仪组设置有3个红外线测距仪，红外线测距仪呈等边三角形排列，其中一个红外线测距仪的水平高度高于另外两个。

18、本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

19、本申请实施例提供一种无人机短距离路径规划方法及装置，其包括无人机本体，无人机本体上设置有扫描机构，扫描机构包括红外线测距仪组，红外线测距仪组至少包括3个红外线测距仪，红外线测距仪均设置在转向座上；转向座包括基座、水平转向底座、安装座和竖直转向座，水平转向底座与基座水平铰接，竖直转向座固定设置在水平转向底座上，安装座与竖直转向座铰接，红外线测距仪设置在安装座上。本发明装置通过红外线测距仪对空间进行测距，通过多个红外线测距仪对空间各处的距离测量，构建出覆盖区域网络栅格化模型，并通过预先输入的无人机本体数据，构件单位通过网格，通过单位通过网格充分填充后的自由区域能够有效区分出可由无人机通过的地区通道，再由连接的相邻单位通过网格形成通过路径，并在通过路径中筛选最优通过路径，能够大大的减小无人机路径遍历工作及计算难度，缩短计算时间，在无人机短距离形成中大大提升无人机自动寻路能力。

技术特征：

1.一种无人机短距离路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无人机短距离路径规划方法，其特征在于，所述步骤s5中筛选行进距离较短、行进高度方差较小、行进水平度方差较小、通过路径拐点数量较少的通过路径为最优通过路径。

3.根据权利要求2所述的一种无人机短距离路径规划方法，其特征在于，所述步骤s5中各数据权重占比为，行进距离：行进高度方差：行进水平度方差：通过路径拐点数量＝1：2：2：1。

4.根据权利要求3所述的一种无人机短距离路径规划方法，其特征在于，所述步骤s5中行进高度方差、行进水平度方差使用连续型方差计算。

5.一种无人机短距离路径规划装置，其特征在于，包括无人机本体，所述无人机本体上设置有扫描机构，所述扫描机构包括红外线测距仪组，所述红外线测距仪组至少包括3个红外线测距仪，所述红外线测距仪均设置在转向座上；所述转向座包括基座、水平转向底座、安装座和竖直转向座，所述水平转向底座与所述基座水平铰接，所述竖直转向座固定设置在水平转向底座上，所述安装座与所述竖直转向座铰接，所述红外线测距仪设置在所述安装座上。

6.根据权利要求5所述的一种无人机短距离路径规划装置，其特征在于，所述基座上设置有第一凹槽，所述水平转向底座底端固定设置有第一转动齿轮，所述第一凹槽内设置有第一电机与第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与所述第一转动齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种无人机短距离路径规划装置，其特征在于，所述竖直转向座上设置有第二凹槽，所述安装座侧面固定设置有第二转动齿轮，所述第二凹槽内设置有第二电机与第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮与所述第二转动齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的一种无人机短距离路径规划装置，其特征在于，所述红外线测距仪组设置有3个红外线测距仪，所述红外线测距仪呈等边三角形排列，其中一个所述红外线测距仪的水平高度高于另外两个。

技术总结
本发明提供一种无人机短距离路径规划方法及装置，涉及无人机导航设备技术领域。包括无人机本体，无人机本体上设置有扫描机构，扫描机构包括红外线测距仪组，红外线测距仪组至少包括3个红外线测距仪，红外线测距仪均设置在转向座上；转向座包括基座、水平转向底座、安装座和竖直转向座，水平转向底座与基座水平铰接，竖直转向座固定设置在水平转向底座上，安装座与竖直转向座铰接，红外线测距仪设置在安装座上；相比较现有技术，本发明能够大大的减小无人机路径遍历工作及计算难度，缩短计算时间，在无人机短距离形成中大大提升无人机自动寻路能力。

技术研发人员：李赛,翟国琳,杨青运,刘海波
受保护的技术使用者：枣庄学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12