[发明专利]一种基于三维模型的无人机覆盖路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于三维模型的无人机覆盖路径规划方法，包括以下步骤：确定无人机的视锥大小，建立三维模型的空间包围盒；结合视锥和包围盒设计三维栅格地图，定义栅格的属性，布置三维模型表面的无人机测量点；根据测量点规划三维模型表面的无人机测量路径。本发明的一种基于三维模型的无人机覆盖路径规划方法，能够有效减少检测时间，同时保证无人机与三维物体之间的安全性，实现三维物体表面的无遗漏检测。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别是涉及一种基于三维模型的无人机覆盖路径规划方法。

背景技术

近年来，无人机由于其灵活轻便和成本低廉的优势被广泛应用在各个领域，飞机表面检测任务中引入无人机有效的降低了成本。传统的飞机表面检测任务中需要工作人员目视检测飞机表面，或是结合升降台和吊车，实现飞机机身表面检测。而基于无人机的飞机表面检测方案减少了人力劳力成本，提高了时间效率。

现有的无人机路径规划方法大都数是以二维地图为基础实现的，然而面向飞机表面检测任务则是以三维空间为应用场景，需要按要求调整飞行高度，当前无人机在三维地图的路径规划仍旧是一个研究难点。

一般在利用无人机进行飞机检测时，需要考虑无人机的飞行航线全面覆盖三维物体表面，以防止无人机的漏检，同时确保无人机与三维物体表面的安全距离，保障无人机物体的安全性。然而采用手持遥控器操纵无人机实地飞行，导致无法评估无人机飞行航线是否达到全面覆盖。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于三维模型的无人机覆盖路径规划方法，不仅检测覆盖面积高、效率高、成本低，而且不受模型结构的影响，具有鲁棒性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于三维模型的无人机覆盖路径规划方法，包括以下步骤：

S1：确定无人机的视锥大小，建立三维模型的空间包围盒；

S2：结合视锥和包围盒设计三维栅格地图，布置无人机测量点；

S3：规划三维模型表面的无人机测量路径。

进一步的，所述确定无人机视锥大小，建立三维模型的空间包围盒，包括以下步骤：

S11：定义无人机的视锥大小，视锥为无人机运载的摄像机的属性，使无人机的视锥的工作距离与覆盖面积构成立方体单元，定义立方体单元边长为l；

S12：计算三维模型各点坐标分别在X轴、Y轴和Z轴的最大值x_max、y_max、z_max和最小值x_min、y_min、z_min，设计边长为L的立方体包围盒，其中边长L满足以下条件：

L＝n×

L≥max((x_max-x_min)，(y_max，y_min)，(z_max，z_min))

其中，n为正整数，max(·)为取最大值的函数；

S13：保持立方体包围盒静止，分别计算立方体包围盒和三维模型的中心点，c_Box和c_Model，计算平移向量根据平移向量将三维模型移动到立方体包围盒中心位置。

进一步的，所述结合视锥和包围盒设计三维栅格地图，布置无人机测量点，包括以下步骤：