[发明专利]一种无人机飞行轨迹辅助调整方法

说明书

本发明公开一种无人机飞行轨迹辅助调整方法，该方法通过为无人机生成协同规划轨迹，并按照预设规则判断无人机之间是否会相撞，并对采集到的视觉图像处理以生成飞行轨迹数据库，同时可以依据视觉图像和飞行轨迹数据库对无人机进行导航。本发明的实现方法按照预设规则判断其他无人机与无人机是否会相撞，并在判断其他无人机与无人机会相撞时，调整飞行规划轨迹，能够确保为无人机规划安全的协同飞行轨迹，保证无人机在执行航拍任务时，协同规划轨迹路线，不会发生碰撞和紊乱，保证了航拍任务高效、精确地完成。

技术领域

本发明属于轨迹规划技术领域，具体涉及一种无人机飞行轨迹辅助调整方法。

背景技术

无人机协同控制可以分解为协同目标规划、协同轨迹规划、可行轨迹生成、渐行轨迹跟踪等多个子问题。无人机的协同轨迹规划是指在考虑协同约束的情况下为多架无人机规划路径，使他们能以最小的代价合作完成任务。与无人机单机路径规划相同，多无人机协同路径规划也要为每一架无人机规划出满足约束条件的可行飞行路径，而不同之处在于每一架无人机的路径对其自身而言不一定是最优的。

无人机轨迹协同规划需要考虑无人机的飞行性能、障碍规避、允许控制等约束，以能源消耗最少或时间最短等为指标，希望生成一条可行的最优或次优轨迹。本质上，无人机轨迹协同规划是一类典型的最优控制问题。最优控制问题的求解方法包括间接法和直接法两类。间接法基于极小值原理将最优控制问题转化为两点边值问题，通过求解两点边值问题间接获得最优控制问题的解。然而，两点边值问题求解时需要的初始猜测难以给出，而且对于含有复杂约束的实际问题，常常无法实现最优控制问题向两点边值问题的转化，因此间接法在实际中的应用较少。直接法则将最优控制问题参数化为非线性优化问题，然后利用非线性优化直接对性能指标寻优。直接法不需猜测协态变量的初值，而且具有收敛半径大，适用范围广的优点，已成为当前求解最优控制问题的主要方法。

目前在新田园、新乡村的规划辅助系统中，需要采用先进的航空采集和摄影测量技术，集成了工程数据、测量数据、点云和数字图像，以便创建和更新高难度准确的城市三维图像。无人机在执行航拍任务时，无法在线性规划或二次规划的框架下实现，而且多个无人机容易发生碰撞、航迹混乱现象，使得无人机无法精确、高效地完成航拍任务，无法规划出高效准确的飞行轨迹。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种无人机飞行轨迹辅助调整方法，按照预设规则判断其他无人机与无人机是否会相撞，并在判断其他无人机与无人机会相撞时，调整飞行规划轨迹，能够确保为无人机规划安全的协同飞行轨迹，保证无人机在执行航拍任务时，协同规划轨迹路线，不会发生碰撞和紊乱，保证了航拍任务高效、精确地完成。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种无人机飞行轨迹辅助调整方法，包括以下步骤：

S100：为所述无人机生成协同规划轨迹，所述协同规划轨迹包括协同规划路线和协同规划层级；

S200：当所述协同规划层级中有所述无人机之外的其他无人机飞行时，按照预设规则判断其他无人机与无人机是否会相撞；

S300：当判断所述其他无人机与所述无人机会相撞时，调整协同规划轨迹，直至按照预设规则判断其他无人机与无人机不会相撞；

S400：采集无人机的视觉图像；

S500：利用无人机图像处理模块分析视觉图像以获得视觉图像的特征信息及基本物理信息；

S600：根据所述视觉图像的特征信息及基本物理信息确定所述无人机飞行轨迹；

S700：根据所述视觉图像和对应的飞行轨迹生成飞行轨迹数据库，其中，所述飞行轨迹数据库包括所述无人机在不同视觉图像中的飞行轨迹信息、姿态、速度、对应的视觉图像以备检索学习和/或传输，所述飞行轨迹数据库根据图像处理模块实时生成或预先载入；