【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人机航路规划，特别是一种针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法。
技术介绍
1、无人机具有立体机动、快速灵活等优点，在地面环境复杂、楼宇林立、障碍多的城市环境中，采用无人机运送小型设备、药品、配件等关键物资，对于解决补给最后5公里配送的问题具有明显优势。
2、城市物资配送无人机大部分体积用于容纳货物，其航线与地面交通不产生冲突，并安装有感知和避障装置，可在专业飞手远程监视下自主完成运投任务，极大程度提升无人机运输能力，解决城区地面障碍多、速度慢、可靠性差等问题。但是，城区空域存在着复杂性，主要表现在空域管制限制因素多、中低空高障碍威胁，在保障物资运投的安全性的前提下，还需要兼顾高时敏任务下的运投效能，满足城市运输对高价值、小体积、强时效的物资运投需求，因此研究一种针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法具有十分积极的意义，具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤1，获取民用运投无人机的运投要求，包括起点位置信息、终点位置信息、运输距离和物资信息；所述起点位置信息包括起点经纬度、高度，终点经纬度高度，所述终点位置信息包括终点经纬度、高度，物资信息包括物资类型、数量、重量；
4、步骤
5、步骤3，根据限飞区，利用改进的基于自适应变权重a*算法的航路规划算法，规划出无人机完成任务的最短路径；根据禁飞区和限飞区，利用改进的基于自适应变权重a*算法的航路规划方法，规划出无人机完成任务的最安全路径，并对所述最短路径、最安全路径分别进行评分；
6、步骤4，对所述最短路径、最安全路径经过区域的环境进行评分；
7、步骤5，对步骤3和步骤4的评分结果进行加权平均，分别获得所述最短路径、最安全路径的综合评分；
8、步骤6，将综合评分最高的路径作为最终的规划路径。
9、进一步地，步骤2所述基于确定的要求匹配无人机，具体包括：
10、步骤2-1，选取满足以下条件的无人机作为匹配的无人机；
11、航程、载重、挂载、速度这四个属性均满足最接近对应的要求；
12、步骤2-2，若不存在满足上述条件的无人机，则：
13、对航程、载重、挂载、速度这四个属性进行优先级划分；
14、针对优先级最高的属性，选择最接近对应要求的无人机作为匹配的无人机。
15、进一步地，步骤2还包括：
16、计算并记录无人机匹配度得分。
17、进一步地，所述无人机匹配度得分的计算方式为：
18、分别计算无人机航程、载重、挂载、速度这四个属性值接近对应要求的接近程度值；
19、对计算得到的接近程度值进行降序排列；
20、将最高的接近程度值作为无人机匹配度得分。
21、进一步地，步骤3中所述改进的基于自适应变权重a*算法的航路规划算法，具体包括：
22、对于a*算法中的启发函数与代价函数，采用曼哈顿距离进行计算；
23、对自适应变权重a*算法生成的路径进行全局二次优化，优化过程为：对路径点集合进行二次求导后生成拐点集，从起始位置开始依次判断拐点集中任意连续点a、b、c 之间是否有障碍物，若没有障碍物则直接连接 a、c拐点，随后判断拐点集中a、c、d 之间是否存在障碍物，若没有障碍物则去除冗余节点c，若有障碍物则保留拐点c，从起点到目标点依次判断可删除拐点，生成拐点集作为最终路径。
24、进一步地，所述改进的基于自适应变权重a*算法的航路规划算法，具体过程包括：
25、步骤3-1，读取输入的待规划地图；
26、步骤3-2，初始化算法参数，确定无人机初始位置与目标位置；
27、步骤3-3，分别创建路径集合列表、可规划路径集合open列表与封闭集合close列表，并初始化可规划路径集合open列表只有无人机初始位置，封闭集合close列表为空；
28、步骤3-4，检查可规划路径集合open列表中已经存储的节点，当可规划路径集合open列表中只有初始位置时，表示无人机没有可行路径；否则，利用代价函数选择可规划路径集合open列表中的最小节点；
29、步骤3-5，将最小节点从可规划路径集合open列表中删除并添加至封闭集合close列表，判断该点与目标位置是否相同，若该点与目标位置相同则说明已经迭代到目标点，结束迭代过程；若当前节点与目标位置不相同，则以当前节点作为当前起始位置，对可规划路径集合open列表继续进行扩展，将无人机可行路径点添加到封闭集合close列表，之后执行步骤3-6；
30、步骤3-6，输出封闭集合close列表中规划完成的路径集合，读取障碍物数据库，根据经纬度高度坐标计算当前路径是否存在障碍物，根据障碍物坐标查询是否有对应的历史避障路线，如果存在历史避障路线，则将历史避障路线增补进规划路径的对应段，否则执行步骤3-7；
31、步骤3-7，继续检测路径合集列表，若当前路径连线不存在障碍物则删除多余拐点，并保存去除后的冗余节点集合，之后进行路径平滑处理。
32、步骤3-8，输出最终的规划路径。
33、进一步地，所述方法还包括，在步骤3之前执行：构建航路规划模型，具体包括：
34、划设规划空域经纬高度范围；
35、将大地坐标转换为空间坐标；
36、对坐标进行归一化处理；
37、结合空域的现有航线障碍及飞行限制约束进行路径规划条件设定；
38、随机生成不在障碍内的起始点；
39、生成一系列安全飞行航线并以航路点数据输出。
40、进一步地，步骤3中所述对所述最短路径、最安全路径分别进行评分，具体包括：
41、针对所述最安全路径，评分为满分；
42、针对所述最短路径，计算限飞区中路径相对整个路径的占比，将占比值作为评分值。
43、进一步地，步骤4所述对所述最短路径、最安全路径经过区域的环境进行评分，具体包括：
44、确定影响评分的各环境因素；
45、针对各环境因素，划分不同的等级；
46、建立评分表，包括各环境因素的不同等级与评分值的一一对应关系；
47、依据所述评分表，对环境进行评分。
48、进一步地，所述方法还包括：
49、步骤7，在无人机飞行过程中，无人机通过摄像头采集并实时分析路径上的过顶障碍物，结合空域航线障碍及飞行限制约束进行条件设定，并根据所述基于自适本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤2所述基于确定的要求匹配无人机，具体包括：
3.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤2还包括：
4.根据权利要求3所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述无人机匹配度得分的计算方式为：
5.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤3中所述改进的基于自适应变权重A*算法的航路规划算法，具体包括：
6.根据权利要求5所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述改进的基于自适应变权重A*算法的航路规划算法，具体过程包括：
7.根据权利要求5所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述方法还包括，在步骤3之前执行：构建航路规划模型，具体包括：
8.根据权利要
9.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤4所述对所述最短路径、最安全路径经过区域的环境进行评分，具体包括：
10.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤2所述基于确定的要求匹配无人机，具体包括：
3.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤2还包括：
4.根据权利要求3所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，所述无人机匹配度得分的计算方式为：
5.根据权利要求1所述的针对障碍物绕行的民用运投无人机航路自动规划方法，其特征在于，步骤3中所述改进的基于自适应变权重a*算法的航路规划算法，具体包括：
6.根据权利要求5所述的针对障碍物绕行的民用运投...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈迎春，陈治国，刘述，庞若雷，谢亿，魏少杰，罗逸铭，何晶晶，
申请(专利权)人：杭州智元研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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