[发明专利]一种适用于光电载荷无人机系统的任务航线自动规划方法

摘要

本发明提供了一种适用于光电载荷无人机系统的任务航线自动规划方法，根据给定的目标区域信息，自动生成任务航线引导无人机执行光电侦察任务，若侦察目标点，则进入定点模式的航线，若侦察目标区域，则进入弓形模式的航线。本发明提出一种适用于光电载荷无人机系统的任务航线规划方法，与之前的手动航线规划方式相比，利用了已知的目标区域和目标点信息，计算出航点信息，提高了规划航线的精确度；同时本发明在给定了目标区域和目标点的参数后自动生成任务规划航线，免除了操作员在图上作业的不便，极大地提高了光电载荷任务规划的效率。

主权项

1.一种适用于光电载荷无人机系统的任务航线自动规划方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：根据上级指挥员下达的光电载荷无人机执行的侦察任务，确定任务对象是侦察目标点还是侦察目标区域，选择执行的任务模式，若侦察目标点，则进入定点模式规划流程，进入步骤2；若侦察目标区域，则进入弓形模式规划流程，即进入步骤3；步骤2：若为定点模式，则依据以下步骤进行：步骤2.1：接受侦察任务目标参数输入：驶入目标区域A点经纬度坐标(L_A，B_A)，驶出目标区域B点经纬度坐标(L_B，B_B)，侦察目标点T点经纬度(L_T，B_T)，海拔高度为H_T，无人机在执行侦察任务时相对目标区域的高度为h，无人机围绕目标点作圆周飞行时的盘旋圆的半径为R_T，目标区域为长方形，由上级指挥控制系统下传目标区域的长、宽、以及中心点参数；步骤2.2：将A点经纬度坐标(L_A，B_A)转换为平面直角坐标下的位置(X_A，Y_A)，将B点经纬度坐标(L_B，B_B)转换为平面直角坐标下的位置(X_B，Y_B)，将侦察目标点T点经纬度(L_T，B_T)，转换为平面直角坐标下的位置(X_T，Y_T)，根据三点的位置计算出A点至T点的距离D_AT以及B点至T点的距离D_BT：步骤2.3：通过A点作盘旋圆的切线，切点为S点，通过B点作盘旋圆的切线，切点为E点，计算A点至S点的距离D_AS以及B点至E点的距离D_BE：步骤2.4：A点与目标点T点连线的方向角为α，线段AT与AS形成的夹角为Δα，同样B点与目标点T点连线的方向角为β，线段BT与BE形成的夹角为Δβ，则：步骤2.5：A点与S点连线的方向角为α′，B点与E点连线的方向角为β′；若α‑β＞0，则若α‑β＜0，则步骤2.6：根据方向角α′和β′，A点位置坐标(X_A，Y_A)和B点位置坐标(X_B，Y_B)，距离D_AS和距离D_BE，计算S点和E点的位置(X_s，Y_s)和(X_E，Y_E)：再利用坐标转换将S点和E点的直角坐标(X_s，Y_s)和(X_E，Y_E)转换为经纬度(L_s，B_s)和(L_E，B_E)；步骤2.7：定点模式的任务航线航点依次为：A点驶入点：坐标(L_A，B_A，H_T+h)；S点开始侦察点：坐标(L_s，B_s，H_T+h)，指令为开始侦察，盘旋半径为R_T，盘旋圆心为(L_T，B_T)，盘旋周期为n，经过n次盘旋后进入E点结束侦察；E点结束侦察点：坐标(L_E，B_E，H_T+h)，指令为结束侦察；B点驶出点：坐标(L_B，B_B，H_T+h)；步骤3：若为弓形模式(无人机载侦察时的任务航线为弓形)，则依据以下步骤进行：步骤3.1：接受侦察任务参数输入：侦察区为宽度DW、高度DH的长方形，长方形侦察区的中心点C点的经纬度坐标(L_C，B_C)，侦察区域倾斜角为θ，区域海拔高为H_S，无人机在执行任务时相对于侦察区域的高度为h，弓形航线的间距为d；步骤3.2：假设区域倾斜角为0度，将区域中心点C点的经纬度坐标(L_C，B_C)，转换为平面直角坐标下的位置(X_C，Y_C)，计算区域顶点0点(将该点作为弓形航线的起始点)的位置：步骤3.3：以1、2、3、4四个点为一个循环，计算整个区域的循环次数(为向下取整函数，即表示不大于X的最大整数)，则整个区域的弓形航线航点数为N＝4n+1，对i从0开始进行循环，i＜n，j＝4n，计算除起始点0点以外的航点位置：步骤3.4：利用给定角度的坐标变换计算侦察区域倾斜角为θ时的弓形航线航点位置，K为航点序号(K从0开始)，*代表侦察区域旋转倾斜角θ之后的弓形航线航点：将所有航点直角坐标位置转化为经纬度坐标(L_k，B_k)，所有弓形航线航点高度均为H＝H_s+h。