一种基于无人机平面模型自动调整间距的方法及系统与流程

本发明属于无人机飞行表演控制，尤其涉及一种基于无人机平面模型自动调整间距的方法及系统。

背景技术：

1、在无人机表演的过程中，为保证飞行的安全，需要无人机之间满足一定的间距要求(不同无人机间距阈值不同)，所以在制作无人机舞步的过程同样需要无人机满足一定的间距要求。

2、目前，制作无人机舞步的平面模型的方法有多种，包括建模师手动创建或者通过平面其他自动化程序生成。但是生成的平面模型，往往存在少量或者部分无人机之间的间距不满足飞行的要求。目前使用的方式为整体放大画面或者建模师手动调整无人机位置。但是在少量无人机间距极小且不满足间距要求的无人机数量较多时，使用放大画面的方法会使画面变得巨大而脱离表演区域；而使用手动方式调整无人机工作量巨大，且每次调整后都要重新检测间距，如果依旧不满足需要重新调整。

3、在创建无人机平面模型后，建模师通常需要反复检测调整间距，在存在大量飞机不满足间距要求的情况下，调整某一无人机后，可能引起与其他无人机间距过近的状况。所以，一种基于无人机平面模型自动调整间距的方法是本领域亟待解决的技术问题。

4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

5、(1)目前，制作无人机舞步的平面模型需要反复检测调整间距，往往存在少量或者部分无人机之间的间距不满足飞行的要求。

6、(2)在少量无人机间距极小且不满足间距要求的无人机数量较多时，使用放大画面的方法会使画面变得巨大而脱离表演区域。

7、(3)使用手动方式调整无人机工作量巨大，且每次调整后都要重新检测间距，如果依旧不满足需要重新调整。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种基于无人机平面模型自动调整间距的方法及系统，所述技术方案如下：

2、本发明是这样实现的，基于无人机平面模型自动调整间距的方法，包括：

3、s1，计算所有无人机间距；

4、s2，判断无人机间距是否全部大于阈值，若是，则结束；若否，则计算平面单位法向量，并确定与其他无人机间距小于阈值次数最多的无人机；

5、s3，将小于阈值的无人机沿平面单位法向量方向移动阈值大小的距离，从而达到自动调整无人机间距并满足飞行要求的目的。

6、在步骤s2中，所述计算平面单位法向量包括：

7、随机取两组每组三个无人机的位置信息，计算两组无人机的单位法向量；

8、判断两组无人机计算的单位法向量是否为同一个方向。

9、进一步，如果方向角度相同，则单位法向量为平面的单位法向量；

10、如果方向角度不同，则重新随机取两组每组三个无人机，计算单位法向量并进行判断，直至求得画面的单位法向量。

11、进一步，两组无人机计算的单位法向量角度相同，方向相同或相反。

12、进一步，若两组无人机的单位法向量为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，则判断两组无人机计算的单位法向量是否为同一个方向的规则为abs(x1-x2)<0.01且abs(y1-y2)<0.01且abs(z1-z2)<0.01。

13、该方法还包括：

14、计算每两架无人机的间距，根据空间距离公式，任意两架无人机m,n的距离为sqrt(pow((xm-xn),2)+pow((ym-yn),2)+pow((zm-zn),2))，通过两层循环遍历任意两架飞机，计算两架飞机的距离，将小于间距阈值的无人机编号存入数组中。

15、进一步，编号出现次数最多的无人机为间距小于阈值且数量最多的无人机。

16、进一步，当原无人机的位置为(x,y,z)，间距阈值为minvalue，单位方向向量为(x1,y1,z1)，则沿着单位方向向量移动minvalue，则平移的向量为(x1*minvalue,y1*minvalue,z1*minvalue)，根据向量平移的公式，则移动后位置为(x+x1*minvalue,y+y1*minvalue,z+z1*minvalue)。

17、该方法重复步骤s1～s3，直至数组长度为0，则证明所有无人机间距均大于等于间距阈值。

18、本发明的另一目的在于提供一种基于无人机平面模型自动调整间距的系统，其特征在于，该系统实施所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，该系统包括：

19、平面单位法向量计算模块，用于随机取两组每组三个无人机的位置信息，计算两组无人机的单位法向量，并判断单位法向量是否为同一个方向；如果方向角度相同，则单位法向量为平面单位法向量；如果不同，则重新随机取两组每组三个无人机，计算单位法向量并进行判断，直至求得平面单位法向量；

20、无人机间距计算模块，用于计算每两架无人机的间距，将小于间距阈值的无人机编号存入数组中；判断无人机间距是否全部大于阈值，若是，则结束；若否，则确定与其他无人机间距小于阈值次数最多的无人机；

21、无人机间距调整模块，用于将部分小于阈值的无人机沿平面单位法向量方向移动阈值大小的距离，从而自动调整无人机间距并满足飞行要求

22、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

23、1.本发明基于无人机平面模型自动调整间距的方法，通过检测飞机间距，找出不满足间距要求的飞机，在垂直画面方向移动相应距离后，使整个画面的无人机均满足间距要求，且在观众视角下画面依然为平面效果，整个过程仅仅需要几个参数便可一键解决。本发明在垂直于画面方向移动无人机，可以在观众视角依旧保持平面效果，能够实现一键调整平面间距使画面满足飞行要求。

24、2.本发明自动调整间距的方法，通过检测所有飞机间距，找出不满足间距阈值的无人机，加上计算出画面的平面法向量，将部分小于阈值的无人机在法向量方向上移动相应的距离，从而达到自动调整间距满足飞行要求。

25、3.本发明基于无人机平面模型自动调整间距的方法，通过计算找出与其他无人机间距小于阈值次数最多的无人机，在法向量方向移动相应距离后，可以最大程度的减少移动无人机的数量。在每次移动一架无人机后，本发明重新计算路径并移动相应无人机，最终达到所有无人机间距均满足飞行要求。

26、4.本发明的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，能够实现一键调整平面间距使画面满足飞行要求。本发明在垂直于画面方向(即法向量方向)移动无人机，可以在观众视角依旧保持平面效果。目前，在创建无人机平面模型后，建模师通常需要反复检测调整间距，在存在大量飞机不满足间距要求的情况下，调整某一无人机后，可能引起与其他无人机间距过近的状况，而本发明则彻底解决了这一问题。

技术特征：

1.一种基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，在步骤s2中，所述计算平面单位法向量包括：

3.根据权利要求2所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，如果方向角度相同，则单位法向量为平面的单位法向量；

4.根据权利要求2所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，两组无人机计算的单位法向量角度相同，方向相同或相反。

5.根据权利要求2所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，若两组无人机的单位法向量为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，则判断两组无人机计算的单位法向量是否为同一个方向的规则为abs(x1-x2)<0.01且abs(y1-y2)<0.01且abs(z1-z2)<0.01。

6.根据权利要求1所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，该方法还包括：

7.根据权利要求6所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，编号出现次数最多的无人机为间距小于阈值且数量最多的无人机。

8.根据权利要求6所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，当原无人机的位置为(x,y,z)，间距阈值为minvalue，单位方向向量为(x1,y1,z1)，则沿着单位方向向量移动minvalue，则平移的向量为(x1*minvalue,y1*minvalue,z1*minvalue)，根据向量平移的公式，则移动后位置为(x+x1*minvalue,y+y1*minvalue,z+z1*minvalue)。

9.根据权利要求1所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，其特征在于，该方法重复步骤s1～s3，直至数组长度为0，则证明所有无人机间距均大于等于间距阈值。

10.一种基于无人机平面模型自动调整间距的系统，其特征在于，该系统实施权利要求1～9任意一项所述的基于无人机平面模型自动调整间距的方法，该系统包括：

技术总结
本发明属于无人机飞行表演控制技术领域，公开了一种基于无人机平面模型自动调整间距的方法及系统，该方法随机取两组每组三个无人机的位置信息，计算两组无人机的单位法向量，判断单位法向量是否为同一个方向；如果方向角度相同，则单位法向量为平面单位法向量；如果不同，则重新随机取两组每组三个无人机，计算单位法向量并判断，直至求得平面单位法向量；计算每两架无人机间距，确定与其他无人机间距小于阈值次数最多的无人机；将部分小于阈值的无人机沿平面单位法向量方向移动阈值大小距离。本发明在垂直于画面方向移动无人机，可以最大程度的减少移动无人机的数量，在观众视角依旧保持平面效果，实现一键调整平面间距使画面满足飞行要求。

技术研发人员：姜超,王波,赵士磊,张云,郭晶
受保护的技术使用者：一飞智控（天津）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5