CN112161625B - 动画软件生成航点提速方法、***、计算机设备、无人机 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机编队运动规划技术领域，公开了一种动画软件生成航点提速方法、***、计算机设备及无人机，对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致；读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法生成提速后航点；生成满足条件的提速后航点文件给无人机。本发明利用对生成的航点进行测速分析，通过提速算法实现无人机满足物理特性下航点自动提速的功能，得到了保证安全飞行条件下的高速飞行、快速呈现动态画面的艺术效果。

Description

动画软件生成航点提速方法、***、计算机设备、无人机

技术领域

本发明属于无人机编队控制技术领域，尤其涉及一种动画软件生成航点提速方法、***、计算机设备、无人机。

背景技术

目前，在无人机编队表演行业中，为了让无人机在空中呈现出创意人员需求的编队表演效果。

目前采用的现有技术方法为：基于成熟的动画制作软件(如3ds MAX、Maya、Unity和blender等)进行二次开发，将软件生成的动画导出生成为无人机飞行航点，进而无人机根据航点信息进行空中编队飞行表演。

目前现有方法的缺陷在于：通过基于成熟的动画制作软件(如3ds MAX、Maya、Unity和blender等)进行二次开发，将软件生成的动画导出生成为无人机飞行航点时，表演的整体画面变化为前期于动画制作软件进行制作，整体的动作变化幅度比例固定，而在将整体动画生成航点导出时，为了满足无人机飞行的最大物理特性限制，会将动画的最大变化帧限制于物理特性之下。因此，导出的飞机航点会发生单个航点达到了飞机的最大物理特性，其余航点会远远低于理想物理特性，如以速度作为物理特性目标，其导出无人机仅在单航点达到最大速度，其余时刻均远远低于最大速度，使得整体的平均速度远远低于最大速度限制。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前基于成熟动画制作软件二次开发的编队表演无人机航点生成设备，由于其导出航点时根据无人机最大物理限制作为导出帧依据，导致了无人机按照导出的航点飞行时并不能发挥最大的物理性能，同时导致整体画面不能很好的满足创意设计人员的艺术表达需求等问题。

解决以上问题及缺陷的难度为：必须发明一种动画软件航点提速方法来处理现有方法导出的航点文件，其难度在于目前没有现成方法可供参考。

解决以上问题及缺陷的意义为：该发明能够弥补目前主流的动画航点生成方式带来的缺陷，自动将原始航点进行提速，按照无人机的物理特性生成满足要求的最优速度，让无人机在整体表演过程中高速飞行，达到更好的动态呈现效果，更好的表达创意人员理想的艺术效果，同时保证了无人机的安全高效飞行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种动画软件生成航点提速方法、***、计算机设备、无人机。

本发明是这样实现的，一种动画软件生成航点提速方法，所述动画软件生成航点提速方法包括：

对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

进一步，所述动画软件生成航点提速方法对航点进行超速检测分析：在无人机航点间的每个周期中，记录对应无人机的位移量，找到每个周期中最大位移量作为最大位移幅值，若该周期中最大位移量超过最大速度条件下允许的单周期最大位移量，则记录下每个超速周期数生成的队列{I}＝I₁,I₂,…，其中每个元素为代表每个超速周期编号，同时记录下每个超速周期中对应的最大位移幅值生成队列{D}＝D₁,D₂,…，其中，每一个元素为该对应超速周期内的最大幅值。

进一步，所述动画软件生成航点提速方法对超速航点进行减速处理：在无人机航点间的每个周期中，根据输入的最大速度限制，计算出在航点间的每个周期中允许的最大位移量，再根据输入的超速信息，根据超速周期中对饮的最大位移幅值，计算出减速后该超速区间中需要增加的航点数n，再根据线性插值的方法在该区间内进行线性插值生成航点，插值航点计算公式如下：

其中i代表超速周期编号，X,Y,Z分别表示为无人机的原始航点坐标值，

分别表示线性插值后的飞机航点坐标，k表示为该区间中插值的航点数。

进一步，所述动画软件生成航点提速方法对航点进行自动分区并自动进行提速处理，将相邻n个航点自动分成一个加速区间，将分区中航点m₁和m_n进行保留，对航点m₂,…,m_n-1间进行插值处理，插值得到航点m'₁,…,m'_n-3，提速后的加速区间由航点m₁，m_n和m'₁,…,m'_n-3组成；对提速后的区间进行速度检测：若未超速，即将提速后的区间航点代替加速前的航点m₁,…,m_n组成的区间；若加速后区间检测超速，则保留区间原航点成员，即航点m₁,…,m_n，舍弃航点m'₁,…,m'_n-3。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述动画软件生成航点提速方法的动画软件生成航点提速***，所述动画软件生成航点提速***包括：

无人机航点文件输入模块，用于对***输入原始的无人机航点文件；

航点速度检测模块，用于读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

航点自动计算模块，用于实现超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

提速后航点生成模块，用于自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

航点文件发送模块，用于生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

本发明的另一目的在于提供一种无人机，所述无人机安装有所述的动画软件生成航点提速***。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明能自动检测原始航点文件，进行超速部分做减速处理，同时能够自动检测可加速区间进行加速处理，生成满足要求的航点文件；在超速航点做减速处理的方式，以及航点加速分区方式和自动提速的方法。本发明的循环改变航点分区结构，遍历所有航点分区提速，直至生成最优提速效果。在进行自动分区进行提速时，由于分区以相邻4个航点进行分区，起始位置的需求决定了分区的方式，因此在一定航点数下，可生成3种不同的分区方式。为了达到最优的提速效果，可循环改变航点分区结构进行提速，直至生成最优提速效果。

本发明提速处理好的新航点文件重新上传至无人机。无人机编队进行表演时，达到高速飞行的表演呈现效果。动画软件生成航点提速方法，利用对生成的航点进行测速分析，通过提速算法实现无人机满足物理特性下航点自动提速的功能，得到了保证安全飞行条件下的高速飞行、快速呈现动态画面的艺术效果。

本发明能够解决基于动画制作软件导出航点带来的缺陷问题，公开了一种动画软件生成航点提速方法，该方法能够将已生成的编队表演无人机航点进行提速，提升无人机飞行的速度，从而在满足安全飞行的情况下，提升整体表演画面的动态感，增加创意人员所要表达的艺术效果。本发明能够弥补目前主流的动画航点生成方式带来的缺陷，自动将原始航点进行提速，按照无人机的物理特性生成满足要求的最优速度，让无人机在整体表演过程中高速飞行，达到更好的动态呈现效果，更好的表达创意人员理想的艺术效果，同时保证了无人机的安全高效飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的动画软件生成航点提速方法流程图。

图2是本发明实施例提供的动画软件生成航点提速***的结构示意图；

图2中：1、无人机航点文件输入模块；2、航点速度检测模块；3、航点自动计算模块；4、提速后航点生成模块；5、航点文件发送模块。

图3是本发明实施例提供的提速插值示意图。

图4是本发明实施例提供的原始航点文件未经过该发明方法加速的原始航点速度曲线图。

图5是本发明实施例提供的经过该发明加速后的航点速度曲线图。其中水平坐标表示航点帧数，竖直坐标表示速度大小。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种动画软件生成航点提速方法、***、计算机设备、无人机，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的动画软件生成航点提速方法包括以下步骤：

S101：对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

S102：读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

S103：若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

S104：自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

S105：生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

本发明提供的动画软件生成航点提速方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的动画软件生成航点提速方法仅仅是一个具体实施例而已。

如图2所示，本发明提供的动画软件生成航点提速***包括：

无人机航点文件输入模块1，用于对***输入原始的无人机航点文件；

航点速度检测模块2，用于读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

航点自动计算模块3，用于实现超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

提速后航点生成模块4，用于自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

航点文件发送模块5，用于生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明提供的动画软件生成航点提速方法对航点进行超速检测分析：在无人机航点间的每个周期中，记录对应无人机的位移量，找到每个周期中最大位移量作为最大位移幅值，若该周期中最大位移量超过最大速度条件下允许的单周期最大位移量，则记录下每个超速周期数生成的队列{I}＝I₁,I₂,…，其中每个元素为代表每个超速周期编号，同时记录下每个超速周期中对应的最大位移幅值生成队列{D}＝D₁,D₂,…，其中，每一个元素为该对应超速周期内的最大幅值。

本发明提供的动画软件生成航点提速方法对超速航点进行减速处理：在无人机航点间的每个周期中，可根据输入的最大速度限制，计算出在航点间的每个周期中允许的最大位移量，再根据输入的超速信息，可以根据超速周期中对饮的最大位移幅值，计算出减速后该超速区间中需要增加的航点数n，再根据线性插值的方法在该区间内进行线性插值生成航点，插值航点计算公式如下：

其中i代表超速周期编号，X,Y,Z分别表示为无人机的原始航点坐标值，

分别表示线性插值后的飞机航点坐标，k表示为该区间中插值的航点数。

本发明提供的动画软件生成航点提速方法对航点进行自动分区并自动进行提速处理。在本***中，可将相邻n个航点自动分成一个加速区间，如附图3所示，将分区中航点m₁和m_n进行保留，对航点m₂,…,m_n-1间进行插值处理，插值得到航点m'₁,…,m'_n-3，提速后的加速区间由航点m₁，m_n和m'₁,…,m'_n-3组成。因此对提速后的区间进行速度检测：若未超速，即将提速后的区间航点代替加速前的航点m₁,…,m_n组成的区间；若加速后区间检测超速，则保留区间原航点成员，即航点m₁,…,m_n，舍弃航点m'₁,…,m'_n-3。

下面结合具体实验对本发明作进一步描述。

如附图4和附图5所示，图4表示原始航点文件未经过该发明方法加速的原始航点速度曲线，图5表示经过该发明加速后的航点速度曲线，其中水平坐标表示航点帧数，竖直坐标表示速度大小。图4可以看出，原始航点速度存在单点速度最大，其余航点均处于一个较低的速度，这导致了无人机将以很低的平均速度按照实际航点飞行。通过图4与图5的对比可以看出，经过该发明加速后的航点平均速度比加速前明显增加，加速前所用帧数为600帧，加速后帧数缩短为330帧左右，验证了该发明方法的有效性。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行***，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动画软件生成航点提速方法，其特征在于，所述动画软件生成航点提速方法包括：

对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

生成满足条件的提速后航点文件给无人机；

所述动画软件生成航点提速方法对超速航点进行减速处理：在无人机航点间的每个周期中，根据输入的最大速度限制，计算出在航点间的每个周期中允许的最大位移量，再根据输入的超速信息，根据超速周期中对应的最大位移幅值，计算出减速后超速区间中需要增加的航点数n，再根据线性插值的方法在该区间内进行线性插值生成航点，插值航点计算公式如下：

其中i代表超速周期编号，X,Y,Z分别表示为无人机的原始航点坐标值，

分别表示线性插值后的飞机航点坐标，k表示为该区间中插值的航点数；

所述动画软件生成航点提速方法对航点进行自动分区并自动进行提速处理，将相邻n个航点自动分成一个加速区间，将分区中航点m₁和m_n进行保留，对航点m₂,…,m_n-1间进行插值处理，插值得到航点m'₁,…,m'_n-3，提速后的加速区间由航点m₁，m_n和m'₁,…,m'_n-3组成；对提速后的区间进行速度检测：若未超速，即将提速后的区间航点代替加速前的航点m₁,…,m_n组成的区间；若加速后区间检测超速，则保留区间原航点成员，即航点m₁,…,m_n，舍弃航点m'₁,…,m'_n-3。

2.如权利要求1所述的动画软件生成航点提速方法，其特征在于，所述动画软件生成航点提速方法对航点进行超速检测分析：在无人机航点间的每个周期中，记录对应无人机的位移量，找到每个周期中最大位移量作为最大位移幅值，若该周期中最大位移量超过最大速度条件下允许的单周期最大位移量，则记录下每个超速周期数生成的队列{I}＝I₁,I₂,…，其中每个元素为代表每个超速周期编号，同时记录下每个超速周期中对应的最大位移幅值生成队列{D}＝D₁,D₂,…，其中，每一个元素为对应超速周期内的最大幅值。

3.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

生成满足条件的提速后航点文件给无人机；

动画软件生成航点提速方法对超速航点进行减速处理：在无人机航点间的每个周期中，根据输入的最大速度限制，计算出在航点间的每个周期中允许的最大位移量，再根据输入的超速信息，根据超速周期中对饮的最大位移幅值，计算出减速后超速区间中需要增加的航点数n，再根据线性插值的方法在该区间内进行线性插值生成航点，插值航点计算公式如下：

其中i代表超速周期编号，X,Y,Z分别表示为无人机的原始航点坐标值，

分别表示线性插值后的飞机航点坐标，k表示为该区间中插值的航点数；

所述动画软件生成航点提速方法对航点进行自动分区并自动进行提速处理，将相邻n个航点自动分成一个加速区间，将分区中航点m₁和m_n进行保留，对航点m₂,…,m_n-1间进行插值处理，插值得到航点m'₁,…,m'_n-3，提速后的加速区间由航点m₁，m_n和m'₁,…,m'_n-3组成；对提速后的区间进行速度检测：若未超速，即将提速后的区间航点代替加速前的航点m₁,…,m_n组成的区间；若加速后区间检测超速，则保留区间原航点成员，即航点m₁,…,m_n，舍弃航点m'₁,…,m'_n-3。

4.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

对***输入原始的无人机航点文件，对比飞机航点文件长度是否一致，若不一致，反馈信息给操作者进行修改处理；

读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

若超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

生成满足条件的提速后航点文件给无人机；

动画软件生成航点提速方法对超速航点进行减速处理：在无人机航点间的每个周期中，根据输入的最大速度限制，计算出在航点间的每个周期中允许的最大位移量，再根据输入的超速信息，根据超速周期中对饮的最大位移幅值，计算出减速后超速区间中需要增加的航点数n，再根据线性插值的方法在该区间内进行线性插值生成航点，插值航点计算公式如下：

其中i代表超速周期编号，X,Y,Z分别表示为无人机的原始航点坐标值，

分别表示线性插值后的飞机航点坐标，k表示为该区间中插值的航点数；

所述动画软件生成航点提速方法对航点进行自动分区并自动进行提速处理，将相邻n个航点自动分成一个加速区间，将分区中航点m₁和m_n进行保留，对航点m₂,…,m_n-1间进行插值处理，插值得到航点m'₁,…,m'_n-3，提速后的加速区间由航点m₁，m_n和m'₁,…,m'_n-3组成；对提速后的区间进行速度检测：若未超速，即将提速后的区间航点代替加速前的航点m₁,…,m_n组成的区间；若加速后区间检测超速，则保留区间原航点成员，即航点m₁,…,m_n，舍弃航点m'₁,…,m'_n-3。

5.一种实施权利要求1～2任意一项所述动画软件生成航点提速方法的动画软件生成航点提速***，其特征在于，所述动画软件生成航点提速***包括：

无人机航点文件输入模块，用于对***输入原始的无人机航点文件；

航点速度检测模块，用于读取无人机航点文件，输入最大速度限制，对航点进行超速检测，反馈超速信息；

航点自动计算模块，用于实现超速检测反馈的超速信息非空，则航点存在超速，根据得到的超速信息对航点进行自动计算，得到相应减速处理后的航点；

提速后航点生成模块，用于自动检测可加速航点区间，根据自动提速算法，进行自动计算，生成提速后航点；

航点文件发送模块，用于生成满足条件的提速后航点文件给无人机。

6.一种无人机，其特征在于，所述无人机安装有权利要求5所述的动画软件生成航点提速***。

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