本發(fā)明屬于無人機，具體地，涉及一種基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法。

背景技術：

1、無人機在機場附近飛行時，需要面對復雜的空域環(huán)境，包括機場設施、飛機起降、空中交通等，故而需要實時處理大量數(shù)據(jù)，包括障礙物信息、地形數(shù)據(jù)等，以便做出快速反應；傳統(tǒng)的無人機航線規(guī)劃系統(tǒng)通?；陟o態(tài)的空域劃分，這在動態(tài)變化的機場環(huán)境中可能不夠靈活；并且現(xiàn)有的航線規(guī)劃系統(tǒng)常常采用簡單的避障算法，這些算法可能無法有效應對機場內(nèi)外的障礙物限制面，因此在保證飛行安全的同時，如何提高無人機的飛行效率是一個急需解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法，針對在機場附近飛行時提高安全性和效率，利用實時數(shù)據(jù)處理和智能算法，能夠動態(tài)規(guī)劃無人機的航線，確保其避開機場內(nèi)外的障礙物限制面，從而大幅提升飛行操作的安全性和可靠性。

2、本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法：

4、所述方法具體包括以下步驟：

5、s1：獲取機場障礙物限制面地理空間數(shù)據(jù)；

6、s2：使用cesiumjs的api基于s1數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個web前端的gis三維場景應用，加載地球模型、dom影像地圖和dem地形高程；

7、s3：手動規(guī)劃巡檢航線，根據(jù)機場跑道的特定布局和巡檢需求，設定無人機的巡檢航線，

8、s4：巡檢航線自動調(diào)整；

9、s5：將調(diào)整后的航線、空中點、安全區(qū)間標注在三維場景中，用戶可以對空中點再進行手動的微調(diào)，處理后的航線即為最終的巡檢航線。

10、進一步地，在s1中，從機場管理系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫中獲取機場內(nèi)障礙物限制面數(shù)據(jù)和周邊地形的三維空間數(shù)據(jù)；

11、所述障礙物限制面數(shù)據(jù)包括：進近面、內(nèi)水平面、錐形面、起飛爬升面、內(nèi)進近面、過渡面、內(nèi)過渡面和復飛面；

12、所述三維空間數(shù)據(jù)包括經(jīng)緯度坐標、跑道方向和dem地形高程數(shù)據(jù)。

13、進一步地，在s2中，將s1中的數(shù)據(jù)通過cesium引擎處理，轉(zhuǎn)換為幾何體表示，具體為：

14、s2.1，初始化cesium?viewer，基于s1的三維空間數(shù)據(jù)設置場景參數(shù)，

15、s2.2，加載并集成地形數(shù)據(jù)，加載dom影像地圖，通過dem地形高程數(shù)據(jù)加載地形高程信息；

16、s2.3，添加地理空間圖層，將s1獲取的障礙物限制面數(shù)據(jù)作為圖層添加到場景中；

17、s2.4，創(chuàng)建相機視角，增加用戶交互控件。

18、進一步地，在s3中，根據(jù)巡檢需要在s2創(chuàng)建的地圖中連續(xù)拾取坐標點，所述坐標點分為地面點和空中點；

19、所述地面點為無人機巡檢著重觀察的位置，空中點為無人機巡檢航線的組成節(jié)點；其中空中點選取時結(jié)合機場的障礙物限制面，獲取到該點的最大高度；結(jié)合無人機的慣性、延遲和天氣影響，再通過人為約定無人機飛行的風險閾值，即可獲得該點的飛行高度安全區(qū)間；通過該方法在地圖中連續(xù)拾取控制點，完成無人機巡檢的航線規(guī)劃。

20、進一步地，在s4中，因為機場的障礙物限制面存在多面重疊且限高不同的情況，如果無人機在飛行過程中執(zhí)行兩個高度不同的空中點，且兩個點距離長的時候，容易出現(xiàn)無人機超出障礙物限制面的情況，對此將兩點的距離按照固定距離等分，等分距離要小于風險閾值且等分距離越小精度越高；

21、通過等分獲取的點，計算這些點的最大高度，并加入風險閾值，即可獲得這些點的調(diào)整后位置；對于連續(xù)多點高度相同的可以對中間點位進行過濾，減少航線中的不必要空中點，最后將這些空中點添加到原航線中，生成調(diào)整航線。

22、一種基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法的規(guī)劃系統(tǒng)：

23、所述規(guī)劃系統(tǒng)包括cesiumjs模塊、航線規(guī)劃模塊和自動調(diào)整模塊：

24、在所述cesiumjs模塊中輸入機場障礙物限制面地理空間數(shù)據(jù)，基于s1數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個web前端的gis三維場景應用，加載地球模型、dom影像地圖和dem地形高程；

25、所述航線規(guī)劃模塊通過手動規(guī)劃巡檢航線，根據(jù)機場跑道的特定布局和巡檢需求，設定無人機的巡檢航線，

26、所述自動調(diào)整模塊對巡檢航線自動調(diào)整，并將調(diào)整后的航線、空中點、安全區(qū)間標注在三維場景中，用戶可以對空中點再進行手動的微調(diào)，處理后的航線即為最終的巡檢航線。

27、一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述方法的步驟。

28、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。

29、本發(fā)明有益效果

30、本發(fā)明使用cesiumjs創(chuàng)建的web前端gis三維場景應用，提供了更為直觀和精確的障礙物限制面表示，有助于更準確地規(guī)劃航線；在規(guī)劃航線時，該方法考慮了無人機的飛行高度安全區(qū)間，包括無人機的慣性、延遲和天氣影響，以及人為約定的風險閾值，提高了飛行的安全性；

31、本發(fā)明對于存在多面重疊和不同限高的障礙物限制面，該方法能夠自動調(diào)整航線，確保無人機在飛行過程中不會超出障礙物限制面；通過實時數(shù)據(jù)處理和智能算法，能夠動態(tài)感知機場障礙物限制面，實現(xiàn)智能避障，這比傳統(tǒng)的基于靜態(tài)數(shù)據(jù)的避障算法更為先進和有效。

技術特征：

1.一種基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法，其特征在于：

2.根據(jù)權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：

3.根據(jù)權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求3所述系統(tǒng)，其特征在于：

5.根據(jù)權利要求4所述系統(tǒng)，其特征在于：

6.一種用于執(zhí)行權利要求1至5中任意一項所述的基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法的規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于：

7.一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求1至5中任意一項所述方法的步驟。

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲計算機指令，其特征在于，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至5中任意一項所述方法的步驟。

技術總結(jié)
本發(fā)明提出了一種基于機場障礙物限制面的無人機航線規(guī)劃方法，屬于無人機技術領域，首先獲取機場障礙物限制面地理空間數(shù)據(jù)；然后使用CesiumJS的API基于S1數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個Web前端的Gis三維場景應用，加載地球模型、DOM影像地圖和DEM地形高程；進行手動規(guī)劃巡檢航線，根據(jù)機場跑道的特定布局和巡檢需求，設定無人機的巡檢航線，系統(tǒng)自動調(diào)整巡檢航線；最后將調(diào)整后的航線、空中點、安全區(qū)間標注在三維場景中，用戶可以對空中點再進行手動的微調(diào)，處理后的航線即為最終的巡檢航線；本發(fā)明利用實時數(shù)據(jù)處理和智能算法，能夠動態(tài)規(guī)劃無人機的航線，確保其避開機場內(nèi)外的障礙物限制面，從而大幅提升飛行操作的安全性和可靠性。

技術研發(fā)人員：白璐,王朦朦,夏吉建
受保護的技術使用者：大慶安瑞達科技開發(fā)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14