CN111309050B - 一种无人机目标识别定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机目标识别定位方法，在无人机进行飞行的时候遇到障碍物的时候，无人机在通过在遇到障碍物的时候，在原地进行螺旋形运动，直至障碍物对飞行的轨迹不受影响，之后在重新规划飞行的线路，使得无人机可以正常的进行飞行；通过飞行器周向的测距装置，得到飞行器飞行平面的障碍物的空间模型，飞行器做螺旋形运动的平面与飞行器飞行平面垂直，这样就可以使得飞行器在纵向的平面上寻找新的突破口；在通过障碍物的时候，同时实时的进行飞行器飞行平面的障碍物的空间模型的建立并且检测障碍物，在确认没有障碍物之后，根据当前的位置，行使会原始的飞行路径。
Description
技术领域
本发明涉及自主导航避障技术领域，特别涉及一种无人机目标识别定位方法。
背景技术
无人驾驶飞机简称无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。目前的一般的无人机有两种形式，分别是固定翼的无人机和多旋翼的无人机。
无论是哪一种无人机，在飞行的时候，都会按照设定的飞行路径进行飞行，在飞行的过程中，往往会遇到一些障碍物，而无人机就需要绕过这些障碍物之后，继续返回原有的轨迹进行飞行。目前，对于无人机避障的方法有很多，通常都是使用点云的技术手段，构建三维的障碍物模型，然后在使得无人机改变飞行姿势，从而越过障碍物。这样的方式虽然可以有效的使得无人机避过障碍物，但是需要大量的进行数据的运算，使得无人机在飞行的过程中会耗费大量的能量。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种无人机目标识别定位方法，通过在遇到障碍物的时候，在原地进行螺旋形运动，直至障碍物对飞行的轨迹不受影响，之后在重新规划飞行的线路，使得无人机可以正常的进行飞行。
为此，本发明提供一种无人机目标识别定位方法，包括如下步骤：
S1：通过架设在无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离，以无人机为坐标原点建立平面坐标系，根据无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离在所建立的平面坐标系中绘制障碍物面向无人机的边缘；
S2：将无人机的飞行轨道嵌入到上述的平面坐标系中，并检测无人机的飞行轨道与步骤S1中的障碍物面向无人机的边缘之间是否有重合部分，如果没有重合部分，执行上述步骤S1，如果有重合部分，执行上述步骤S3；
S3：无人机在与所述平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动，同时保持步骤S2中所述无人机的飞行轨道在平面坐标系中的位置，执行步骤S1并更新平面坐标系中障碍物面向无人机的边缘；
S4：检测无人机的飞行轨道与步骤S3中的障碍物面向无人机的边缘之间是否有重合部分，如果有重合部分，则重复执行步骤S3，如没有重合部分，则使得无人机沿着该平面坐标系中的飞行轨道飞行到所述测距装置的最大量程的时候，返回步骤S2中的飞行轨道上。
进一步，在步骤S3中，无人机在与所述平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动的时候，首先以无人机为原点，将所述平面坐标系拓展为三维坐标系，然后将所述平面坐标系中的障碍物面向无人机的边缘导入到三维坐标系中，在三维坐标系中确立一垂直与所述平面坐标系的平面且同时平行与所述障碍物面向无人机的边缘的切线的竖直平面，该竖直平面过所述三维坐标系的原点，最后在该竖直平面建立螺旋形的飞行轨迹，并且使得飞行器按照该螺旋形的飞行轨迹的飞行轨迹进行飞行。
更进一步，在竖直平面建立螺旋形的飞行轨迹的时候，根据所述无人机的尺寸进行螺旋半径的设定，在根据设定的螺旋半径建立螺旋形的飞行轨迹。
进一步，所述无人机表面周向的若干个测距装置分别均匀的密布在所述无人机表面周向。
更进一步，所述无人机表面周向包括水平面方向上的周向和竖直面方向上的周向。
进一步，在步骤S4中，所述返回步骤S2中的飞行轨道上，根据所述无人机自身的定位装置得到无人机的三维位置，同时获取所述步骤S2中的飞行轨道在的三维位置，根据无人机的三维位置和所述步骤S2中的飞行轨道在的三维位置控制无人机返回步骤S2中的飞行轨道上。
进一步，在步骤S1中，所述根据无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离在所建立的平面坐标系中绘制障碍物面向无人机的边缘，首先以无人机为所述平面坐标系的原点，若干个测距装置所测得的距离根据其在无人机上的方位和其所测得的距离在平面坐标系的原点上绘制向量，最后将向量的末端进行连接得到障碍物面向无人机的边缘。
更进一步，当测距装置所测得的距离超过其量程范围的时候，向量的值选取最大量程的数值，在连接向量的末端的时候，只连接向量值在量程范围内的向量的末端。
本发明提供的一种无人机目标识别定位方法，具有如下有益效果：
1、通过在遇到障碍物的时候，在原地进行螺旋形运动，直至障碍物对飞行的轨迹不受影响，之后在重新规划飞行的线路，使得无人机可以正常的进行飞行；
2、通过飞行器周向的测距装置，得到飞行器飞行平面的障碍物的空间模型，飞行器做螺旋形运动的平面与飞行器飞行平面垂直，这样就可以使得飞行器在纵向的平面上寻找新的突破口；
3、在通过障碍物的时候，同时实时的进行飞行器飞行平面的障碍物的空间模型的建立并且检测障碍物，在确认没有障碍物之后，根据当前的位置，行使会原始的飞行路径。
附图说明
图1为本发明提供的一种无人机目标识别定位方法的整体流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本申请文件中，未经明确的部件型号以及结构，均为本领域技术人员所公知的现有技术，本领域技术人员均可根据实际情况的需要进行设定，在本申请文件的实施例中不做具体的限定。
具体的，如图1所示，本发明实施例提供了一种无人机目标识别定位方法，包括如下步骤：
S1：通过架设在无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离，以无人机为坐标原点建立平面坐标系，根据无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离在所建立的平面坐标系中绘制障碍物面向无人机的边缘；
该步骤通过测距装置得到无人机所在的平面的二维平面的障碍物模型，即障碍物面向无人机的边缘，该模型是实时的进行变动的。在本实施例中，测距装置可以为红外测距仪。
S2：将无人机的飞行轨道嵌入到上述的平面坐标系中，并检测无人机的飞行轨道与步骤S1中的障碍物面向无人机的边缘之间是否有重合部分，如果没有重合部分，执行上述步骤S1，如果有重合部分，执行上述步骤S3；
该步骤将无人机的飞行轨道嵌入到步骤S1中得到的二维平面的障碍物模型，通过检测重合的部分，就可以知道无人机在飞行轨道上飞行的时候回遇到的障碍物，如果没有重合部分，则没有障碍物，则继续重新执行上述步骤S1的内容，如果有重合部分，则存在障碍物，则执行步骤S3的内容.
S3：无人机在与所述平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动，同时保持步骤S2中所述无人机的飞行轨道在平面坐标系中的位置，执行步骤S1并更新平面坐标系中障碍物面向无人机的边缘；
该步骤使得无人机在平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动，这样就可以得到无人机的飞行轨道上纵向方向上的障碍物的情况。
S4：检测无人机的飞行轨道与步骤S3中的障碍物面向无人机的边缘之间是否有重合部分，如果有重合部分，则重复执行步骤S3，如没有重合部分，则使得无人机沿着该平面坐标系中的飞行轨道飞行到所述测距装置的最大量程的时候，返回步骤S2中的飞行轨道上。
该步骤使得无人机在检测到可以穿过障碍物之后，重新回到原有的飞行轨道上，在进行正常的飞行。
在本实施例中，在上述步骤S3中，无人机在与所述平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动的时候，首先以无人机为原点，将所述平面坐标系拓展为三维坐标系，然后将所述平面坐标系中的障碍物面向无人机的边缘导入到三维坐标系中，在三维坐标系中确立一垂直与所述平面坐标系的平面且同时平行与所述障碍物面向无人机的边缘的切线的竖直平面，该竖直平面过所述三维坐标系的原点，最后在该竖直平面建立螺旋形的飞行轨迹，并且使得飞行器按照该螺旋形的飞行轨迹的飞行轨迹进行飞行。
进一步的，在竖直平面建立螺旋形的飞行轨迹的时候，根据所述无人机的尺寸进行螺旋半径的设定，在根据设定的螺旋半径建立螺旋形的飞行轨迹。
在本实施例中，所述无人机表面周向的若干个测距装置分别均匀的密布在所述无人机表面周向。所述无人机表面周向包括水平面方向上的周向和竖直面方向上的周向。
在本实施例中，在上述步骤S4中，所述返回上述步骤S2中的飞行轨道上，根据所述无人机自身的定位装置得到无人机的三维位置，同时获取所述上述步骤S2中的飞行轨道在的三维位置，根据无人机的三维位置和所述上述步骤S2中的飞行轨道在的三维位置控制无人机返回上述步骤S2中的飞行轨道上。
在本实施例中，在上述步骤S1中，所述根据无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离在所建立的平面坐标系中绘制障碍物面向无人机的边缘，首先以无人机为所述平面坐标系的原点，若干个测距装置所测得的距离根据其在无人机上的方位和其所测得的距离在平面坐标系的原点上绘制向量，最后将向量的末端进行连接得到障碍物面向无人机的边缘。
进一步的，当测距装置所测得的距离超过其量程范围的时候，向量的值选取最大量程的数值，在连接向量的末端的时候，只连接向量值在量程范围内的向量的末端。
综上所述，本发明公开了一种无人机目标识别定位方法，在无人机进行飞行的时候遇到障碍物的时候，无人机在通过在遇到障碍物的时候，在原地进行螺旋形运动，直至障碍物对飞行的轨迹不受影响，之后在重新规划飞行的线路，使得无人机可以正常的进行飞行；通过飞行器周向的测距装置，得到飞行器飞行平面的障碍物的空间模型，飞行器做螺旋形运动的平面与飞行器飞行平面垂直，这样就可以使得飞行器在纵向的平面上寻找新的突破口；在通过障碍物的时候，同时实时的进行飞行器飞行平面的障碍物的空间模型的建立并且检测障碍物，在确认没有障碍物之后，根据当前的位置，行使会原始的飞行路径。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种无人机目标识别定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：通过架设在无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离，以无人机为坐标原点建立平面坐标系，根据无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离在所建立的平面坐标系中绘制障碍物面向无人机的边缘，所述根据无人机表面周向的若干个测距装置所测得的距离在所建立的平面坐标系中绘制障碍物面向无人机的边缘，首先以无人机为所述平面坐标系的原点，若干个测距装置所测得的距离根据其在无人机上的方位和其所测得的距离在平面坐标系的原点上绘制向量，最后将向量的末端进行连接得到障碍物面向无人机的边缘；
S2：将无人机的飞行轨道嵌入到上述的平面坐标系中，并检测无人机的飞行轨道与步骤S1中的障碍物面向无人机的边缘之间是否有重合部分，如果没有重合部分，执行上述步骤S1，如果有重合部分，执行步骤S3；
S3：无人机在与所述平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动，同时保持步骤S2中所述无人机的飞行轨道在平面坐标系中的位置，执行步骤S1并更新平面坐标系中障碍物面向无人机的边缘，无人机在与所述平面坐标系的平面所垂直的平面上进行螺旋形运动的时候，首先以无人机为原点，将所述平面坐标系拓展为三维坐标系，然后将所述平面坐标系中的障碍物面向无人机的边缘导入到三维坐标系中，在三维坐标系中确立一垂直与所述平面坐标系的平面且同时平行与所述障碍物面向无人机的边缘的切线的竖直平面，该竖直平面过所述三维坐标系的原点，最后在该竖直平面建立螺旋形的飞行轨迹，并且使得飞行器按照该螺旋形的飞行轨迹的飞行轨迹进行飞行；
S4：检测无人机的飞行轨道与步骤S3中的障碍物面向无人机的边缘之间是否有重合部分，如果有重合部分，则重复执行步骤S3，如没有重合部分，则使得无人机沿着该平面坐标系中的飞行轨道飞行到所述测距装置的最大量程的时候，返回步骤S2中的飞行轨道上。
2.如权利要求1所述的一种无人机目标识别定位方法，其特征在于，在竖直平面建立螺旋形的飞行轨迹的时候，根据所述无人机的尺寸进行螺旋半径的设定，在根据设定的螺旋半径建立螺旋形的飞行轨迹。
3.如权利要求1所述的一种无人机目标识别定位方法，其特征在于，所述无人机表面周向的若干个测距装置分别均匀的密布在所述无人机表面周向。
4.如权利要求3所述的一种无人机目标识别定位方法，其特征在于，所述无人机表面周向包括水平面方向上的周向和竖直面方向上的周向。
5.如权利要求1所述的一种无人机目标识别定位方法，其特征在于，在步骤S4中，所述返回步骤S2中的飞行轨道上，根据所述无人机自身的定位装置得到无人机的三维位置，同时获取所述步骤S2中的飞行轨道在的三维位置，根据无人机的三维位置和所述步骤S2中的飞行轨道在的三维位置控制无人机返回步骤S2中的飞行轨道上。
6.如权利要求1所述的一种无人机目标识别定位方法，其特征在于，当测距装置所测得的距离超过其量程范围的时候，向量的值选取最大量程的数值，在连接向量的末端的时候，只连接向量值在量程范围内的向量的末端。
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