[发明专利]一种基于多波段伪装特征数据采集的航线规划方法

说明书

本发明公开了一种基于多波段伪装特征数据采集的航线规划方法，属于无人机航线规划技术领域。首先根据无人机和搭载相机的类型分别进行航线规划，搭载可见光或红外相机的多旋翼无人机考虑不同天气情况对无人机采集照片分辨率的影响，调整无人机的飞行高度，并对所有目标进行绕飞，并得到最优绕飞顺序。搭载合成孔径雷达的固定翼无人机分别对目标区域进行多视角航线规划和全覆盖航线规划。对上述两种无人机的航线分别进行坐标的转化，得到无人机航点的经纬度坐标，最终得到航线文件，规划出无人机的飞行航线。本发明考虑了多种天气因素，使得无人机在复杂天气环境下能够采集到质量更好的伪装特征数据。

技术领域

本发明属于无人机航线规划技术领域，具体地说，是指一种基于多波段伪装特征数据采集的航线规划方法。

背景技术

随着无人机技术的日益成熟，无人机在勘察、作战、搜救和数据采集等领域发挥出了巨大的作用，在复杂的环境和场景下，实现无人机航线的自主规划和导航非常关键。在真实环境中，雾气、温度、湿度和二氧化碳浓度等天气因素会影响无人机采集数据的质量，现有无人机航线规划方法没有考虑到天气对航线的影响，也没有根据无人机搭载不同波段的数据采集设备进行航线规划。

常见的无人机航线规划方法主要有A_star、D_star、RRT、蚁群算法、遗传算法、粒子群算法和人工势场法等，在应用这些算法或者改进算法解决航线规划问题时，并没有考虑到天气因素对航线规划的影响，也没有对搭载可见光、红外或SAR(合成孔径雷达)等多种波段数据采集设备的无人机进行特定任务下的航线规划。

发明内容

本发明要解决的技术问题是实现在不同波段下的无人机自主航线规划，并且在天气因素的影响下优化无人机的航线，使无人机能够采集到质量更好的伪装特征数据。

所述的基于多波段伪装特征数据采集的航线规划方法，具体步骤如下：

步骤一，根据无人机的类型及其搭载的数据采集设备，将进行航线规划的无人机中搭载可见光或红外相机的多旋翼无人机，执行步骤二；搭载合成孔径雷达的固定翼无人机，执行步骤四；

步骤二，考虑天气对搭载可见光或者红外相机的多旋翼无人机的影响，计算无人机对目标进行数据采集的实际飞行高度，并规划无人机对各目标绕飞的最优顺序；

(1)无人机垂直地面采集照片时，无人机的理论飞行高度H通过相机载荷的参数进行计算，并根据天气情况对飞行高度进行调整，得到无人机的实际飞行高度h；

无人机的理论飞行高度H为：

其中，相机载荷的参数包括相机镜头焦距f、相机像元尺寸a和照片地面分辨率GSD。

由于天气的影响，通过改变无人机的飞行高度保证机载相机对目标拍摄的分辨率，具体为：

①雾会削弱目标的反射光线，同时光线会被雾散射进相机，则在有雾的天气条件下，无人机的机载相机接受的光强t(x)为：

t(x)＝e^-γd(x)

其中，d(x)为景深，即无人机采集数据时镜头距离地面的高度；γ为雾带来的散射系数；λ表示波长(单位为微米)，Q表示雾的能见度(单位为米)。

则到达机载相机的光强t(x)随雾气散射系数γ的增加以指数形式衰减，将无人机的航线高度h等价于景深d(x)，那么无人机的实际飞行高度为：

h＝ln(t(x))/γ

若要保持相机接收到的光强t(x)不变，则通过降低无人机的飞行高度，来保证拍摄图像的清晰度和目标的可分辨性。

②湿度和二氧化碳对红外相机大气透过率的影响为：