一種航線規劃方法及裝置與流程
2023-05-12 07:38:01 1
本發明實施例涉及飛行器技術領域，特別是涉及一種航線規劃方法及裝置。
背景技術：
飛行器是利用無線電遙控設備和自備程序控制裝置操縱的設備。目前飛行器在警用、城市管理、農業、地質、氣象、搶險救災等領域得到了廣泛的應用。
航線規劃是指在特定約束條件下，尋找一系列航點，形成一條從起飛點到終點的路徑。它是飛行器程控飛行的重要組成部分，也是飛行器作業前飛行準備的關鍵一環。目前，飛行器航點生成大多採用手動在行動裝置電子規劃圖上點擊，在點擊處生成一個航點，飛行器將按照點擊生成的航點進行飛行作業。這種方法不僅繁瑣，而且在電子規劃圖上尋找這些航點時容易出錯。而現有的自動生成航點的方法基於的理論過於複雜，不易於實現，即使實現了，航點生成的效率也較低。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種航線規劃方法及裝置，以提高航線規劃效率。
為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種航線規劃方法，該方法包括：獲取作業區域的至少三個頂點在第一坐標軸上的第一坐標值和在第二坐標軸上的第二坐標值；根據至少三個頂點的第一坐標值和第二坐標值計算相鄰的頂點之間連線的線段方程；從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於所述第一坐標軸的方向對基點進行平移；計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點。
其中，上述從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於第一坐標軸的方向對基點進行平移的步驟包括：選擇第一坐標值最大或最小的頂點作為基點。
其中，上述計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點的步驟包括：以平移後的基點的第一坐標值作為待規劃航線的起點和終點的第一坐標值；將平移後的基點的第一坐標值代入線段方程，進而求解出待規劃航線的起點和終點的第二坐標值。
其中，上述從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於第一坐標軸的方向對基點進行平移的步驟包括：在每次平移時，若基點的第一坐標值與多個頂點的第一坐標值的最小值的差值或基點的第一坐標值與多個頂點第一坐標值的最大值的差值小於航線間距，則以差值作為平移量對基點進行平移；否則以航線間距作為平移量對基點進行平移。
其中，在上述計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條所述線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點的步驟之後進一步包括：將基點與基點鄰近的航線的起點連接，將該航線的終點與該航線相鄰的下一航線的起點連接，依次連接，以形成待規劃蛇形航線；或將基點與基點具有相同第一坐標值的頂點連接，將頂點與頂點鄰近的航線的起點連接，將該航線的起點與終點連接，將該航線的終點與該航線相鄰的下一航線的起點連接，依次連接，以形成待規劃蛇形航線。
其中，上述第一坐標值為經度坐標和緯度坐標中的一者，上述第二坐標值為經度坐標和緯度坐標中的另一者。
為解決上述技術問題，本發明實施例還提供了一種航線規劃裝置，該裝置包括：位置信息獲取模塊，用於獲取作業區域的至少三個頂點在第一坐標軸上的第一坐標值和在第二坐標軸上的第二坐標值；線段方程生成模塊，用於根據至少三個頂點的第一坐標值和第二坐標值計算相鄰的頂點之間連線的線段方程；平移模塊，用於從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於第一坐標軸的方向對基點進行平移；航線生成模塊，用於計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點。
其中，上述航線生成模塊選擇第一坐標值最大或最小的頂點作為所述基點。
其中，上述航線生成模塊將平移後的基點的第一坐標值作為待規劃航線的起點和終點的第一坐標值；並將平移後的基點的第一坐標值代入線段方程，進而求解出待規劃航線的起點和終點的第二坐標值。
其中，在每次平移時，若基點的第一坐標值與多個頂點的第一坐標值的最小值的差值或基點的第一坐標值與多個頂點第一坐標值的最大值的差值小於航線間距，則上述平移模塊以差值作為平移量對基點進行平移；否則上述平移模塊以航線間距作為平移量對基點進行平移。
本發明的有益效果是：區別於現有技術，在本發明所提供的航線規劃方法及裝置中，首先獲取作業區域的至少三個頂點在第一坐標軸上的第一坐標值和在第二坐標軸上的第二坐標值，並根據至少三個頂點的第一坐標值和第二坐標值計算相鄰的頂點之間連線的線段方程；然後從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於第一坐標軸的方向對基點進行平移；最後計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點。通過這種方法，只需獲取作業區域各頂點的第一坐標值、第二坐標值及航線間距，就能自動規劃出整個作業區域的作業航線，該方法能夠解決現有技術航線規劃理論過於複雜，不易實現的問題，同時，該方法步驟簡易，能夠提高航線規劃的效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明航線規劃方法一實施例的流程示意圖；
圖2是圖1實施例中基點平移一實施例的示意圖；
圖3是利用圖1實施例航線規劃方法規劃的航線一實施例的示意圖；
圖4是利用圖1實施例航線規劃方法規劃的航線另一實施例的示意圖；
圖5是本發明航線規劃裝置一實施例的示意框圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
參閱圖1，圖1是本發明航線規劃方法一實施例的流程示意圖。本實施例包括以下步驟：
步驟101：獲取作業區域的至少三個頂點在第一坐標軸上的第一坐標值和在第二坐標軸上的第二坐標值。
具體來說，參閱圖2，在2實施例中，分別獲取頂點D1、D2、D3在第一坐標軸21上的第一坐標值a1、a2、a3和在第二坐標軸22上的第二坐標值b1、b2、b3，其中，a1>a3>＝a2，b3>b1>b2。當然在其它實施例中，還可以獲取更多頂點的第一坐標值和第二坐標值，例如頂點D4、D5等。獲取的該作業區域的頂點越多，航線規劃就越精確，但航線規劃效率就越低。
本實施例中，作業區域的頂點可以是作業區域的角點或作業區域邊界處明顯標誌物圖像點，具體不做限定。
步驟102：根據至少三個頂點的第一坐標值和第二坐標值計算相鄰的頂點之間連線的線段方程。
具體來說，在圖2實施例中，分別將頂點D1、D2的第一坐標值a1、a2和第二坐標值b1、b2代入下述直線方程：
y＝kx+c
其中，y為第一坐標參數，x為第二坐標參數。通過計算得到下述D1、D2之間連線的線段方程：
通過同樣的方法，可以獲得D1、D3之間及D2、D3之間的線段方程。由兩頂點獲得該兩頂點間連線的線段方程的具體計算過程及其它相鄰頂點間連線的線段方程的計算過程這裡不進行敘述。
步驟103：從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於第一坐標軸的方向對基點進行平移。
可選地，本實施例可以選擇第一坐標值最大或最小的頂點作為基點。當然，在其它實施例中，還可以選擇第二坐標值最大或最小的頂點作為基點。選擇不同坐標軸上的不同坐標值作為基點，規劃的航線方向不同；選擇同一坐標軸上的不同坐標值作為基點，規劃的航線的起點和終點不同(具體原理在下述內容中可得知)。
可選地，在每次平移時，若基點的第一坐標值與多個頂點的第一坐標值的最小值的差值或基點的第一坐標值與多個頂點第一坐標值的最大值的差值小於航線間距，則以差值作為平移量對基點進行平移；否則以航線間距作為平移量對基點進行平移。
具體來說，在圖2實施例中，選擇第一坐標軸21上的第一坐標值a1、a2、a3中的最大值a1的頂點D1作為基點。先以航線間距d為平移量沿平行於第一坐標軸21的方向對基點D1進行平移得到基點D11，基點D11的第一坐標值為a1+1*d，以此類推，基點D1平移n次後的基點D1n的第一坐標值為a1+n*d。但當基點D1n第一坐標值與頂點D2(D2是該作業區域中具有最小第一坐標值的頂點)的第一坐標值的差值f小於d時，則以差值f作為平移量對基點D1n進行平移，得到最後一個基點Dn，基點Dn的第一坐標值為a1+n*d+f。因為，若基點D1n也以航線間距d進行平移，則經基點D1n平移後的基點會落入作業區域外，會導致作業資源的浪費。
步驟104：計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點。
可選地，步驟104具體包括：以平移後的基點的第一坐標值作為待規劃航線的起點和終點的第一坐標值；將平移後的基點的第一坐標值代入線段方程，進而求解出待規劃航線的起點和終點的第二坐標值。
具體來說，在圖2實施例中，因為基點D1是沿平行於第一坐標軸21方向進行平移的，所以平移後的基點D11的第二坐標值不變，仍為b1，平移後的基點D11的第一坐標值為a1+1*d；將該第一坐標值a1+1*d作為基點D11所在待規劃航線的起點A1及終點B1的第一坐標值，同時將基點D11的第一坐標值a1+1*d代入D1、D2之間連線的線段方程(基點D11的第一坐標值a1+1*d在a1與a2範圍內)：
通過計算求解出基點D11的起點A1的第二坐標值為：
同樣地，將基點D11的第一坐標值a1+1*d代入D1、D3之間連線的線段方程(基點D11的第一坐標值a1+1*d在a1與a3範圍內)，可以計算得到基點D11所在的待規劃航線的終點B1的第二坐標值。
用上述計算方法可以計算得到各基點所在的航線的起點及終點的第一坐標值及第二坐標值。
當然，每條航線的起點與終點的區分由飛行器在該航線上的飛行方向來確定。
在一個應用場景中，上述實施例的航線間距d由飛行器作業設備參數及作業要求參數有關。例如在圖像拍攝作業時，航線間距d為圖像設備的視場寬度與圖像重疊距離的差值，而圖像設備的視場寬度由圖像設備的視場角度及飛行器的飛行高度決定。
上述實施例已完成每條航線航點規劃，即各航線的起點和終點的規劃。飛行器可以採用多種方式完成在各航線上的飛行作業，以完成整個作業區域的飛行作業。
蛇形航線因其規劃簡單、便於飛行器作業，已廣泛應用於現在的飛行器植保作業或圖像拍攝作業等領域。
下面介紹本發明提出的蛇形航線規劃方法，當然，蛇形航線規劃只是本發明航線規劃方法的一個實施例。
在上述實施的基礎上，將基點與基點鄰近的航線的起點連接，將該航線的起點與終點連接，將該航線的終點與該航線相鄰的下一航線的起點連接，依次連接，以形成待規劃蛇形航線；
或將基點與基點具有相同第一坐標值的頂點連接，將頂點與頂點鄰近的航線的起點連接，將該航線的起點與終點連接，將該航線的終點與該航線相鄰的下一航線的起點連接，依次連接，以形成待規劃蛇形航線。
具體地，參閱圖3，將基點D1與基點D1鄰近的航線的起點A1連接，將該航線的起點A1與終點B1連接，然後將該航線的終點B1與該航線相鄰的下一航線的起點A2連接，依次連接，以形成待規劃蛇形航線。當然也可以將基點D1與B1連接，A1與B2連接，以此類推，以形成蛇形航線。
當然也可以採用圖4實施例所示的方式形成蛇形航線。具體地，可將基點D1與基點D1具有相同第一坐標值的頂點D3連接，將頂點D3與頂點D3鄰近的航線的起點B1連接，將該航線的起點B1與該航線的終點A1連接，然後將該航線的終點A1與該航線鄰近的下一航線的起點B2連接，依次連接，以形成待規劃蛇形航線。當然也可以將基點D1與A1連接，將A1與B1連接，以此類推，以形成蛇形航線。
可選地，上述實施例的第一坐標值21為經度坐標和緯度坐標中的一者，第二坐標值22為經度坐標和緯度坐標中的另一者。
區別於現有技術，本實施例的航線規劃方法，只需獲取作業區域各頂點的第一坐標值、第二坐標值及航線間距，就能自動規劃出整個作業區的作業航線，該方法能夠解決現有技術航線規劃理論過於複雜，不易實現的問題，同時，該方法步驟簡易，能夠提高航線規劃的效率。
參閱圖5，圖5是本發明航線規劃裝置一實施例的結構示意圖。本實施例包括：位置信息獲取模塊51，用於獲取作業區域的至少三個頂點在第一坐標軸上的第一坐標值和在第二坐標軸上的第二坐標值。
線段方程生成模塊52，用於根據至少三個頂點的第一坐標值和第二坐標值計算相鄰的頂點之間連線的線段方程。線段方程生成方法已在上述方法實施例中進行了詳細敘述，這裡不贅述。
平移模塊53，用於從多個頂點中選擇一基點，並根據預先設置的航線間距沿平行於所述第一坐標軸的方向對基點進行平移。
可選地，本實施例的航線生成模塊選擇第一坐標值最大或最小的頂點作為所述基點。在其它實施例中，還可以選擇第二坐標值最大或最小的頂點作為基點。
可選地，在每次平移時，若基點的第一坐標值與多個頂點的第一坐標值的最小值的差值或基點的第一坐標值與多個頂點第一坐標值的最大值的差值小於航線間距，則以差值作為平移量對基點進行平移；否則以航線間距作為平移量對基點進行平移。
航線生成模塊54，用於計算經過平移後的基點且平行於第二坐標軸的直線與兩條線段方程的交點，並作為待規劃航線的起點和終點。
可選地，航線生成模塊將平移後的基點的第一坐標值作為待規劃航線的起點和終點的第一坐標值；並將平移後的基點的第一坐標值代入線段方程，進而求解出待規劃航線的起點和終點的第二坐標值。該第二坐標值的求解方法已在上述方法實施例中進行了詳細敘述，這裡不贅述。
本發明公開的一種航線規劃方法及裝置可以應用於警用、城市管理、農業、地質、氣象、搶險救災、光伏電站、光熱電站、風力電站等電力站的空中巡檢、監測等方面。
區別於現有技術，本實施例的線段方程生成模塊通過位置信息獲取模塊獲取作業區域各頂點的第一坐標值及第二坐標值能獲得相鄰頂點之間連線的線段方程，航線生成模塊只需利用平移模塊根據航線間距平移後的基點的第一坐標值及該線段方程就能得到航線的起點及終點。該裝置能夠解決現有技術航線規劃理論過於複雜，不易實現的問題，同時，能夠提高航線規劃的效率。
以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。