一种无人机自主返航航路规划方法、电子设备和介质技术

本发明专利技术公开一种无人机自主返航航路规划方法、电子设备和介质，其中规划方法包括：无人机需要自主返航时，判断无人机当前位置是否在设计航路上，若是，则将无人机当前位置点作为返航源点添加到航点列表中，否则，控制无人机沿原飞行路线返回至最后切出设计航路的切出点，并将切出点作为返航源点添加到航点列表中；对航点列表中特征值相同且空间坐标满足阈值条件的航点进行合并，形成线性表结构的航点航路；将航点航路的线性表结构转换为无向图结构，并以相邻接航点的水平距离作为无向图中边的权值，用带权无向图表示航点航路的拓扑关系；采用单源最短路径算法从带权无向图中求解从返航源点到着陆进场点的最短路径作为返航航路。航路。航路。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机自主返航航路规划方法、电子设备和介质


[0001]本专利技术属于无人机
，具体地，涉及一种无人机自主返航航路规划方法、电子设备和介质。

技术介绍

[0002]大型固定翼无人机具有飞行速度快、航时长、航程远和挂载能力强等优点，在现代军事领域发挥着越来越重要的作用。无人机应该具有高的可靠性、生存能力和自主决策能力，以保证其能够在复杂环境中成功完成侦察打击等任务并安全返航。
[0003]无人机应该具备自主返航能力，即在无人机系统发生故障或地面通信链路断开导致无人机不宜再继续执行当前任务时，其能够自主做出判断并按安全合理的航路返回机场。
[0004]现在无人机常用的自主返航航路规划方案大体分为两种：一是无人机先爬升至安全高度，然后按照现在所在位置和机场位置的连线航路直接返回机场，再降高后着陆，此种方案虽飞行距离最短，但无人机不是按设计航路飞行，可能经过城镇等无人机禁止飞行区域，具有安全隐患。二是无人机保存飞机己经完成飞行的航点，返航时沿这些航点原路返回机场，或继续沿原先设计航路向前飞行直至着陆。此种方案虽保证了无人机飞行航路的安全，但返航航路往往不是最优的路线，较长的航程也增加了无人机发生危险的可能性。
[0005]因此，期待一种无人机自主返航航路规划方法，能够在保证飞行航路安全的前提下，优化返航航路、减少返航航程，使无人机安全快速地自主返回机场。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提出一种无人机自主返航航路规划方法、电子设备和介质，能够在保证飞行航路安全的前提下，优化返航航路、减少返航航程，使无人机安全快速地自主返回机场。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种无人机自主返航航路规划方法，包括：
[0008]步骤1：无人机需要自主返航时，判断无人机当前位置是否在设计航路上，若是，则将无人机当前位置点作为返航源点添加到航点列表中，否则，控制无人机沿原飞行路线返回至最后切出所述设计航路的切出点，并将所述切出点作为返航源点添加到航点列表中，所述航点列表包括所述设计航路中多个航点之间的航点序列以及每个航点的空间坐标及特征值；
[0009]步骤2：对航点列表中特征值相同且空间坐标满足阈值条件的航点进行合并，形成线性表结构的航点航路，其中，合并后的航点选择被合并的多个航点中序号最小的一个航点表示，且合并后的航点继承其他被合并的航点的连接关系；
[0010]步骤3：将所述航点航路的线性表结构转换为无向图结构，并以相邻接航点的水平距离作为所述无向图中边的权值，用带权无向图表示航点航路的拓扑关系；
[0011]步骤4：采用单源最短路径算法从所述带权无向图中求解从所述返航源点到着陆
进场点的最短路径作为返航航路。
[0012]可选方案中，所述阈值条件为：被合并的多个航点之间的水平距离小于或等于500米，且被合并的多个航点之间的高度差小于或等于20米。
[0013]可选方案中，所述步骤3中，所述水平距离的计算公式为：
[0014][0015][0016]其中，d为两航点间的水平距离，R为地球半径，α1、α2分别表示两个航点的纬度，β1、β2分别表示两个航点的经度。
[0017]可选方案中，所述步骤4中，所述着陆进场点为多个，所述求解从所述返航源点到着陆进场点的最短路径作为返航航路包括：
[0018]分别求解所述源点至每一个所述着陆进场点的最短路径，选择路径最短的航路作为返航航路。
[0019]可选方案中，所述单源最短路径算法包括Dijkstra算法。
[0020]可选方案中，所述步骤1中，无人机需要自主返航的条件包括：
[0021]所述无人机在接收到地面站发出的自主返航指令后需要自主返航；或者，
[0022]所述无人机在判断系统发生故障后需要自主返航；或者，
[0023]所述无人机在地面通信链路断开时需要自主返航。
[0024]可选方案中，所述方法还包括：所述无人机在自主返航过程中实时接收退出自主返航指令，退出自主返航后所述无人机按指定航路飞行。
[0025]可选方案中，所述方法还包括：所述无人机飞行至所述着陆进场点后，所述无人机盘旋降高，降至设定高度后再着陆返回机场。
[0026]本专利技术还提供了一种电子设备，包括：
[0027]至少一个处理器；以及，
[0028]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0029]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的无人机自主返航航路规划方法。
[0030]本专利技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行上述的无人机自主返航航路规划方法。
[0031]本专利技术的有益效果在于：
[0032]本专利技术首先对航点航路进行处理，将航点航路拓扑关系由线性表结构转化带权无向图结构，应用无向图的最短路径算法求解计算出返航的最短路径，能够在保证飞行航路安全的前提下，优化返航航路、减少返航航程，使无人机安全快速地自主返回机场。
[0033]进一步地，无人机可以在接收到地面站发出的自主返航指令后自主返航或者，也可以在判断系统发生故障后自主返航，还可以在地面通信链路断开时自主返航；在自主返航过程中能够实时接收退出自主返航指令，退出自主返航后按指定航路飞行，提高无人机
返航的灵活性。
[0034]本专利技术具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。
附图说明
[0035]通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
[0036]图1示出了根据本专利技术一实施例的无人机自主返航航路规划方法流程图。
[0037]图2示出了根据本专利技术一实施例的设计航路图。
[0038]图3示出了根据本专利技术一实施例的对航点列表中特征值相同且空间坐标满足阈值条件的航点进行合并后的航点航路图。
[0039]图4示出了根据本专利技术一实施例的无人机航路图的带权无向图。
具体实施方式
[0040]下面将更详细地描述本专利技术。虽然本专利技术提供了优选的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0041]本专利技术一实施例提供了一种无人机自主返航航路规划方法，图1示出了根据本专利技术一实施例的无人机自主返航航路规划方法流程图。请参照图1，该规划方法包括：
[0042]步骤1：无人机需要自主返航时，判断无人机当前位置是否在设计航路上，若是，则将无人机当前位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机自主返航航路规划方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：无人机需要自主返航时，判断无人机当前位置是否在设计航路上，若是，则将无人机当前位置点作为返航源点添加到航点列表中，否则，控制无人机沿原飞行路线返回至最后切出所述设计航路的切出点，并将所述切出点作为返航源点添加到航点列表中，所述航点列表包括所述设计航路中多个航点之间的航点序列以及每个航点的空间坐标及特征值；步骤2：对航点列表中特征值相同且空间坐标满足阈值条件的航点进行合并，形成线性表结构的航点航路，其中，合并后的航点选择被合并的多个航点中序号最小的一个航点表示，且合并后的航点继承其他被合并的航点的连接关系；步骤3：将所述航点航路的线性表结构转换为无向图结构，并以相邻接航点的水平距离作为所述无向图中边的权值，用带权无向图表示航点航路的拓扑关系；步骤4：采用单源最短路径算法从所述带权无向图中求解从所述返航源点到着陆进场点的最短路径作为返航航路。2.根据权利要求1所述的无人机自主返航航路规划方法，其特征在于，所述阈值条件为：被合并的多个航点之间的水平距离小于或等于500米，且被合并的多个航点之间的高度差小于或等于20米。3.根据权利要求1所述的无人机自主返航航路规划方法，其特征在于，所述步骤3中，所述水平距离的计算公式为：述水平距离的计算公式为：其中，d为两航点间的水平距离，R为地球半径，α1、α2分别表示两个航点的纬度，β1、β2分别表示两个航点的经度。4.根据权利要求1所述的无人机自主返航航路规划方法，其特征在于，所述步骤4中，所述着陆进场点为多个，所述求解从所述返航源点到着陆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天保，罗继安，袁晴，王蕴源，
申请(专利权)人：彩虹无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：