[发明专利]一种无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，特别涉及一种无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法。

背景技术

机器人的无人化、自主化是当今对机器人智能化研发的重要方向之一，无人飞行器是其中的一类较为特殊的机器人，它具有机动性能高，控制复杂等特点。其中一项重要的技术为路径规划，路径规划根据感知到的环境信息和自己的任务信息规划飞行路径。在规划飞行路径的时候，传统的算法在路径上逐一标记路径点，并指示飞行器姿态控制的系统控制飞行器逐一到达每一个路径点，进行巡点飞行。由于飞行器本身的动力学特征，以及飞行器姿态控制的传统PID方法的影响，飞行器在每个点上建立一个悬停的稳态总是需要一定的时间，并具有一定的超调，这导致飞行器需要消耗大量的时间在每一个路径点的建立稳态的过程中，这不但制约了飞行器飞行的效率，也影响了整体行动的可靠性和稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本发明的目的在于提出无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法，该方法克服了基于PID控制的飞行器巡点飞行存在的效率低下，浪费能源等问题，同时能够通过自我调节，自适应飞行器动力学特征的变化，保证系统的稳定性，提升系统的自主性能。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法，包括以下步骤：在预设飞行路线上选取路径点列，并控制飞行器依次通过所述路径点列中的路径点；依次检测所述飞行器与所述路径点列中路径点的距离；当所述距离小于预设值时，根据所述路径点列中的当前路径点和所述当前路径点的下一路径点得到新的路径点；以及根据所述新的路径点对应的实际飞行路线和所述预设飞行路线的误差值，调节所述路径点列中路径点的阈值半径。

根据本发明实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法，通过修改并增加路径点，使得飞行器无需在路径点建立稳态即可继续飞行，实现平滑飞行，并根据每一次调节路径点的控制效果，反馈调节修改目标路径点的时机。从而解决了基于PID控制的巡点飞行存在的效率低下、浪费能源等问题，且该方法能够通过自我调节，自适应飞行器动力学特征的变化，保证系统的稳定性，提升系统的自主性能。

另外，根据本发明上述实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的实施例中，所述根据所述路径点列中的当前路径点和所述当前路径点的下一路径点得到新的路径点，进一步包括：对所述路径点列中的当前路径点和所述当前路径点的下一路径点进行线性插值以得到所述新的路径点。

在本发明的实施例中，所述阈值半径是由所述飞行器的当前速度、所述飞行器自身特性以及反馈调节机制所决定。

在本发明的实施例中，所述根据所述新的路径点对应的实际飞行路线和所述预设飞行路线的误差值，调节所述路径点列中路径点的阈值半径，进一步包括：通过绝对偏差的积分方法或加权计算方法计算所述误差值；判断所述误差值的正负；如果所述误差值为正值，则增加所述阈值半径；以及如果所述误差值为负值，则减小所述阈值半径。

在本发明的实施例中，所述预设飞行路线是通过原始的路线计算或通过所述路径点列连成的折线近似估算得到的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法的流程图；

图2为现有技术的飞行器飞行效率损失示意图；

图3为根据本发明一个实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法的智能规划算法、修改和更新当前路径点的原理示意图；

图4为根据本发明一个实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法的阈值半径的大小对正方向误差影响的示意图；

图5为根据本发明一个实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法的反馈调节阈值半径的原理框图；和

图6为根据本发明另一个实施例的无人飞行器自主巡点飞行的智能优化方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。