CN112445242B - 航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112445242B CN112445242B CN201910797686.4A CN201910797686A CN112445242B CN 112445242 B CN112445242 B CN 112445242B CN 201910797686 A CN201910797686 A CN 201910797686A CN 112445242 B CN112445242 B CN 112445242B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- route
- point
- real
- grid
- aerial vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000010845 search algorithm Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 73
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/12—Target-seeking control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质。其中，该方法包括：获取无人机的实时定位点；构建终止点与持续时间网格表，终止点位于航线上；采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；获取代价函数的函数值最小的目标曲线；计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。本发明实施例解决了现有技术中由于各种原因导致机***置、速度和加速度受到干扰，导致控制量过大或者突变的问题，可以使得无人机在任意位置状态下，以光滑，抖动非常小的方式跟踪上航线，贴合航线飞行。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无人机技术，尤其涉及一种航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
现有的航线跟踪控制方法跟航线的表示形式相关。如果航线是直线航线，一般航线速度会分配为梯形变化的速度，根据当前机体在航线中的位置就可以计算出前向控制量，根据机体与航线的垂向距离就可以计算出侧向控制量。如果航线是曲线航线，一般根据时间等自变量可以计算出此时所需的位置、速度和加速度，根据计算出的某个时刻的位置、速度和加速度就可以直接控制此时刻的机体。
现有技术中，针对直线航线的跟踪控制方式过于简单，无法适用于曲线场景；而曲线航线的控制方式，直接根据时间等自变量计算出的位置、速度以及加速度，这在实际应用中，可能会由于用户进行了暂停续飞或者防撞***起作用，导致某个时刻机体的位置、速度以及加速度和根据曲线计算出的位置、速度、加速度差别过大，导致控制量过大或者突变，造成了危险工况。
发明内容
本发明实施例提供一种航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质，以实现无人机在任意位置状态下，以光滑，抖动非常小的方式跟踪上航线，贴合航线飞行。
第一方面，本发明实施例提供了一种航线的跟踪方法，包括：
在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点；
根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，终止点位于航线上；
采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；
在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；
计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
第二方面，本发明实施例还提供了一种航线的跟踪装置，包括：
定位点获取模块，用于在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点；
网格表构建模块，用于根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，终止点位于所述航线上；
曲线计算模块，用于采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；
曲线确定模块，用于在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；
控制量确定模块，用于计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例所述的航线的跟踪方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的航线的跟踪方法。
本发明实施例的技术方案，通过根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，然后采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的至少一项运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线，并在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线，计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪所述航线的跟踪控制量，解决了现有技术中由于各种原因导致机***置、速度和加速度受到干扰，导致控制量过大或者突变的问题，可以根据实时定位点与航线间的位置关系构建终止点与持续时间网格表，可以采用网格搜索算法，确定与实时定位点匹配的目标航线点，以及连接目标航线点与实时定位点的目标曲线，从而使得无人机以光滑，抖动非常小的方式跟踪上航线，贴合航线飞行。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种航线的跟踪方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种航线的跟踪方法的流程图；
图3为本发明实施例三提供的一种航线的跟踪装置的结构示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种航线的跟踪方法的流程图，该方法可以由本发明实施例提供的航线的跟踪装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在无人机中。如图1所示，本实施例的方法具体包括：
步骤101、在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点。
其中，航线是预先设定的无人机航线。航线可以为曲线航线或者直线航线。实时定位点是无人机的当前航点位置。可选的，通过无人机上的全球定位***(GlobalPositioning System，GPS)获取无人机的实时定位点。
步骤102、根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，终止点位于航线上。
在一个具体实例中，在无人机沿设定航线的飞行过程中，获取无人机的实时定位点之前，还包括：根据航线，构建航线自变量与航点位置的对照表；其中，航线为以航线自变量为自变量，以航点位置为因变量的航线函数。根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，可以包括：在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点；根据航线自变量起始点，以及设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表。
步骤103、采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线。
可选的，与实时定位点匹配的至少一项运动状态参数可以包括：与实时定位点匹配的位置信息、与实时定位点匹配的速度信息、以及与实时定位点匹配的加速度信息。
在一个具体实例中，采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的至少一项运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线，可以包括：根据设定的计算公式、与实时定位点匹配的位置信息、与实时定位点匹配的速度信息、与实时定位点匹配的加速度信息、航线函数与各网格单元对应的取值，航线函数的一次导数与各网格单元对应的取值、以及航线函数的二次导数与各网格单元对应的取值，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线。
步骤104、在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线。
其中，分别计算与各跟踪曲线对应的代价函数的函数值，并选取函数值最小的跟踪曲线作为目标曲线。
步骤105、计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
可选的，计算目标曲线在下一时刻的位置信息、速度信息、以及加速度信息。将位置信息、速度信息、以及加速度信息作为下一时刻无人机控制器的输入信息，输入至无人机控制器，得到无人机控制器输出的下一时刻的用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。可选的，无人机控制器使用加速度前馈控制加比例-积分-微分(Proportion IntegralDifferential，PID)控制的复合控制方法。
可选的，在计算目标曲线在下一时刻的至少一项运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪所述自由航线的跟踪控制量之后，可以还包括：间隔设定等待时间后，返回执行在无人机沿设定自由航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点的操作，直至无人机飞行至自由航线的末端。
其中，设定等待时间可以根据业务需求进行设置。间隔设定等待时间，重复执行上述步骤101-步骤105，直至无人机飞行至航线的末端。
本发明实施例提供了一种航线的跟踪方法，通过根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，然后采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的至少一项运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线，并在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线，计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪所述航线的跟踪控制量，解决了现有技术中由于各种原因导致机***置、速度和加速度受到干扰，导致控制量过大或者突变的问题，可以根据实时定位点与航线间的位置关系构建终止点与持续时间网格表，可以采用网格搜索算法，确定与实时定位点匹配的目标航线点，以及连接目标航线点与实时定位点的目标曲线，从而使得无人机以光滑，抖动非常小的方式跟踪上航线，贴合航线飞行。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种航线的跟踪方法的流程图。本实施例可以与上述一个或者多个实施例中各个可选方案结合，在本实施例中，在无人机沿设定航线的飞行过程中，获取无人机的实时定位点之前，可以还包括：根据航线，构建航线自变量与航点位置的对照表；其中，航线为以航线自变量为自变量，以航点位置为因变量的航线函数。
以及，根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，可以包括：在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点；根据航线自变量起始点，以及设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表。
如图2所示，本实施例的方法具体包括：
步骤201、根据航线，构建航线自变量与航点位置的对照表；其中，航线为以航线自变量为自变量，以航点位置为因变量的航线函数。
可选的，根据航线，构建航线自变量与航点位置的对照表，可以包括：使用航线自变量的当前值，代入与航线匹配的航线函数中，计算得到与当前值匹配的航点位置，航线自变量具有设定的初始值；将当前值，以及与当前值匹配的航点位置加入至航线自变量与航点位置的对照表中；使用设定的航线自变量的增量值，更新航线自变量的当前值后，返回执行使用航线自变量的当前值，代入与航线匹配的航线函数中，计算得到与当前值匹配的航点位置的操作，直至满足预设的结束处理条件。
可选的，航线自变量可以包括：弧长或者时间。航线函数是用于根据航线自变量计算航点位置的函数。可选的，航点位置可以为无人机在设定空间直角坐标系中的位置。
步骤202、在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点。
步骤203、在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点。
可选的，在航线自变量与航点位置的对照表中，查找航点位置与实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点，可以包括：在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点最接近的第一航点位置以及第二航点位置。根据与第一航线位置对应的第一航线自变量，以及与第二航点位置对应的第二航线自变量，采用二分法算法，确定出航线自变量起始点。
具体的，根据与第一航线位置对应的第一航线自变量，以及与第二航点位置对应的第二航线自变量，采用二分法算法，确定出航线自变量起始点，可以包括：计算第一航线自变量与第二航线自变量的平均值，记为第三航线自变量，将第三航线自变量代入与航线匹配的航线函数中，计算得到第三航点位置。判断第三航点位置是否与实时定位点一致。如果第三航点位置与实时定位点一致，则确定第三航线自变量为航线自变量起始点。如果第三航点位置与实时定位点不一致，则在第一航点位置、第二航点位置、以及第三航点位置中查找与实时定位点最接近的两个航点位置。计算两个航点位置所对应的航线自变量的平均值，记为第四航线自变量，将第四航线自变量代入与航线匹配的航线函数中，计算得到第四航点位置。判断第四航点位置是否与实时定位点一致。如果第四航点位置与实时定位点一致，则确定第四航线自变量为航线自变量起始点。如果第四航点位置与实时定位点不一致，则继续按照上述计算方式，根据最接近的两个航点位置，以及第四航点位置进行计算，直至最终找到与实时定位点一致的航点位置，将与该航点位置对应的航线自变量确定为航线自变量起始点。
步骤204、根据航线自变量起始点，以及设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表。
可选的，根据航线自变量起始点，以及设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，可以包括：以<Δs，ΔT>为间隔，生成由多个<sk，Tk>构成的终止点与持续时间网格表：
<s0，T0>…<sk，T0>…<sn，T0>
<s0，T1>…<sk，T1>…<sn，T1>
<s0，Tk>…<sk，Tk>…<sn，Tk>
…
<s0，Tn>…<sk，Tn>…<sn，Tn>
其中，sk＝s0+Δs*k，Tk＝T0+ΔT*k，其中，k∈[0，n]，s0根据航线自变量起始点的位置确定，T0为无人机由实时定位点移动至与sk对应的航点位置的时间间隔设定值。
可选的，s0根据航线自变量起始点的位置确定，s0大于航线自变量起始点。T0是预设的一个时间间隔。
步骤205、采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线。
可选的，采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线，可以包括：
根据下述公式计算终止点与持续时间网格表中的各网格单元<sk，Tk>分别对应的跟踪曲线
其中，
其中，p0为与实时定位点匹配的位置信息、v0为与实时定位点匹配的速度信息、a0为与实时定位点匹配的加速度信息、pf为航线函数在sk下的取值，vf为航线函数的一次导数在sk下的取值，af为航线函数的二次导数在sk下的取值。
步骤206、在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线。
可选的，在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线，可以包括：通过代价函数计算公式：计算与各网格单元<sk，Tk>的跟踪曲线分别对应的代价函数的函数值J；其中，k∈[0，n]，α、β以及γ分别与网格单元<sk，Tk>关联。
分别计算与各跟踪曲线对应的代价函数的函数值，选取函数值最小的跟踪曲线作为目标曲线。
步骤207、计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
可选的，计算目标曲线在下一时刻的位置信息、速度信息、以及加速度信息。将位置信息、速度信息、以及加速度信息作为下一时刻无人机控制器的输入信息，输入至无人机控制器，得到无人机控制器输出的下一时刻的用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。例如，下一时刻为Δt，将Δt带入目标曲线，计算目标曲线在下一时刻的位置信息、速度信息、以及加速度信息(p(Δt)v(Δt)a(Δt))。将(p(Δt)v(Δt)a(Δt))作为下一时刻无人机控制器的输入信息，输入至无人机控制器，得到无人机控制器输出的下一时刻的用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
步骤208、间隔设定等待时间后，返回执行在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点的操作，直至无人机飞行至航线的末端。
本发明实施例提供了一种航线的跟踪方法，通过根据航线，构建航线自变量与航点位置的对照表，以及在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点，并根据航线自变量起始点，以及设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，可以根据航线自变量与航点位置的对照表构建终止点与持续时间网格表，可以采用网格搜索算法，确定与实时定位点匹配的目标航线点，以及连接目标航线点与实时定位点的目标曲线，并使用目标曲线在下一时刻的运动状态参数确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量，可以使得无人机在任意位置状态下，以光滑，抖动非常小的方式跟踪上航线，贴合航线飞行。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种航线的跟踪装置的结构示意图，如图3所示，所述装置包括：定位点获取模块301、网格表构建模块302、曲线计算模块303、曲线确定模块304以及控制量确定模块305。
其中，定位点获取模块301，用于在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点；网格表构建模块302，用于根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，终止点位于航线上；曲线计算模块303，用于采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；曲线确定模块304，用于在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；控制量确定模块305，用于计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
本发明实施例提供了一种航线的跟踪装置，通过根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，然后采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的至少一项运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线，并在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线，计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪所述航线的跟踪控制量，解决了现有技术中由于各种原因导致机***置、速度和加速度受到干扰，导致控制量过大或者突变的问题，可以根据实时定位点与航线间的位置关系构建终止点与持续时间网格表，可以采用网格搜索算法，确定与实时定位点匹配的目标航线点，以及连接目标航线点与实时定位点的目标曲线，从而使得无人机以光滑，抖动非常小的方式跟踪上航线，贴合航线飞行。
在上述各实施例的基础上，可以还包括：对照表构建模块，用于根据航线，构建航线自变量与航点位置的对照表；其中，航线为以航线自变量为自变量，以航点位置为因变量的航线函数；网格表构建子模块可以包括：起始点确定单元，用于在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点；网格表构建单元，用于根据航线自变量起始点，以及设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表。
在上述各实施例的基础上，对照表构建模块可以包括：位置计算子模块，用于使用航线自变量的当前值，代入与航线匹配的航线函数中，计算得到与当前值匹配的航点位置，航线自变量具有设定的初始值；位置加入子模块，用于将当前值，以及与当前值匹配的航点位置加入至航线自变量与航点位置的对照表中；当前值更新子模块，用于使用设定的航线自变量的增量值，更新航线自变量的当前值后，返回执行使用航线自变量的当前值，代入与航线匹配的航线函数中，计算得到与当前值匹配的航点位置的操作，直至满足预设的结束处理条件。
在上述各实施例的基础上，航线自变量可以包括：弧长或者时间。
在上述各实施例的基础上，起始点确定单元可以包括：位置查找子单元，用于在航线自变量与航点位置的对照表中，查找与实时定位点最接近的第一航点位置以及第二航点位置；起始点确定子单元，用于根据与第一航线位置对应的第一航线自变量，以及与第二航点位置对应的第二航线自变量，采用二分法算法，确定出航线自变量起始点。
在上述各实施例的基础上，网格表构建单元可以包括：网格表构建子单元，用于以<Δs，ΔT>为间隔，生成由多个<sk，Tk>构成的终止点与持续时间网格表：
<s0，T0>…<sk，T0>…<sn，T0>
<s0，T1>…<sk，T1>…<sn，T1>
…
<s0，Tk>…<sk，Tk>…<sn，Tk>
…
<s0，Tn>…<sk，Tn>…＜sn，Tn>
其中，sk＝s0+Δs*k，Tk＝T0+ΔT*k，其中，k∈[0，n]，s0根据航线自变量起始点的位置确定，T0为无人机由实时定位点移动至与sk对应的航点位置的时间间隔设定值。
在上述各实施例的基础上，曲线计算子模块可以包括：跟踪曲线计算单元，用于根据下述公式计算终止点与持续时间网格表中的各网格单元＜sk，Tk>分别对应的跟踪曲线
其中，
其中，p0为与实时定位点匹配的位置信息、v0为与实时定位点匹配的速度信息、a0为与实时定位点匹配的加速度信息、pf为航线函数在sk下的取值，vf为航线函数的一次导数在sk下的取值，af为航线函数的二次导数在sk下的取值。
在上述各实施例的基础上，曲线确定模块304可以包括：数值计算子单元，用于通过代价函数计算公式：计算与各网格单元<sk，Tk>的跟踪曲线分别对应的代价函数的函数值J；其中，k∈[0，n]，α、β以及γ分别与网格单元<sk，Tk>关联。
在上述各实施例的基础上，可以还包括：返回执行模块，用于间隔设定等待时间后，返回执行在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点的操作，直至无人机飞行至航线的末端。
上述航线的跟踪装置可执行本发明任意实施例所提供的航线的跟踪方法，具备执行航线的跟踪方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备512的框图。图4显示的计算机设备512仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，计算机设备512以通用计算设备的形式表现。计算机设备512的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器516，存储器528，连接不同***组件(包括存储器528和处理器516)的总线518。
总线518表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及***组件互连(PCI)总线。
计算机设备512典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备512访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器528可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(RAM)530和/或高速缓存存储器532。计算机设备512可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***534可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线518相连。存储器528可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块542的程序/实用工具540，可以存储在例如存储器528中，这样的程序模块542包括——但不限于——操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块542通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备512也可以与一个或多个外部设备514(例如键盘、指向设备、显示器524等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备512交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备512能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口522进行。并且，计算机设备512还可以通过网络适配器520与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器520通过总线518与计算机设备512的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合计算机设备512使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理器516通过运行存储在存储器528中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的航线的跟踪方法。也即，在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点；根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，终止点位于航线上；采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
实施例五
本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的航线的跟踪方法。也即，在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取无人机的实时定位点；根据实时定位点与航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，终止点位于航线上；采用网格搜索算法，根据与实时定位点匹配的运动状态参数，计算与终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；在与各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；计算目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用运动状态参数，确定用于控制无人机跟踪航线的跟踪控制量。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (12)
1.一种航线的跟踪方法，其特征在于，包括：
在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取所述无人机的实时定位点；
根据所述实时定位点与所述航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，所述终止点位于所述航线上；
采用网格搜索算法，根据与所述实时定位点匹配的运动状态参数，计算与所述终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；
在与所述各网格单元分别对应的跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；
计算所述目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用所述运动状态参数，确定用于控制所述无人机跟踪所述航线的跟踪控制量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在无人机沿设定航线的飞行过程中，获取所述无人机的实时定位点之前，还包括：
根据所述航线，构建航线自变量与航点位置的对照表；其中，所述航线为以航线自变量为自变量，以航点位置为因变量的航线函数；
根据所述实时定位点与所述航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，包括：
在所述航线自变量与航点位置的对照表中，查找与所述实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据查找到的所述航点位置，确定出航线自变量起始点；
根据所述航线自变量起始点，以及所述设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述航线，构建航线自变量与航点位置的对照表，包括：
使用所述航线自变量的当前值，代入与所述航线匹配的航线函数中，计算得到与所述当前值匹配的航点位置，所述航线自变量具有设定的初始值；
将所述当前值，以及与所述当前值匹配的航点位置加入至所述航线自变量与航点位置的对照表中；
使用设定的航线自变量的增量值，更新所述航线自变量的当前值后，返回执行使用所述航线自变量的当前值，代入与所述航线匹配的航线函数中，计算得到与所述当前值匹配的航点位置的操作，直至满足预设的结束处理条件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述航线自变量包括：弧长或者时间。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述航线自变量与航点位置的对照表中，查找航点位置与所述实时定位点匹配的至少一个航点位置，并根据所述查找到的航点位置，确定出航线自变量起始点，包括：
在所述航线自变量与航点位置的对照表中，查找与所述实时定位点最接近的第一航点位置以及第二航点位置；
根据与所述第一航点位置对应的第一航线自变量，以及与所述第二航点位置对应的第二航线自变量，采用二分法算法，确定出航线自变量起始点。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述航线自变量起始点，以及所述设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，包括：
以＜Δs，ΔT＞为间隔，生成由多个＜sk，Tk＞构成的所述终止点与持续时间网格表：
＜s0，T0＞…sk，T0＞…sn，T0＞
＜s0，T1>…sk，T1>…sn，T1>
…
＜s0，Tk＞…sk，Tk＞…sn，Tk＞
…
＜s0，Tn＞…sk，Tn＞…sn，Tn＞
其中，sk＝s0+Δs*k，Tk＝T0+ΔT*k，其中，k∈[0,n]，s0根据所述航线自变量起始点的位置确定，T0为所述无人机由所述实时定位点移动至与sk对应的航点位置的时间间隔设定值；
其中，Δs为位置间隔，ΔT为时间间隔。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用网格搜索算法，根据与所述实时定位点匹配的至少一项运动状态参数，计算与所述终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线，包括：
根据下述公式计算所述终止点与持续时间网格表中的各网格单元＜sk，Tk＞分别对应的跟踪曲线
其中，
其中，p0为与所述实时定位点匹配的位置信息、v0为与所述实时定位点匹配的速度信息、a0为与所述实时定位点匹配的加速度信息、pf为所述航线函数在sk下的取值，vf为所述航线函数的一次导数在所述sk下的取值，af为所述航线函数的二次导数在所述sk下的取值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在与所述各网格单元分别对应跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线，包括：
通过代价函数计算公式：计算与所述各网格单元＜sk，Tk>的跟踪曲线分别对应的代价函数的函数值J；
其中，k∈[0,n]，α、β以及γ分别与所述网格单元<sk，Tk＞关联。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算所述目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用所述运动状态参数，确定用于控制所述无人机跟踪所述航线的跟踪控制量之后，还包括：
间隔设定等待时间后，返回执行在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取所述无人机的实时定位点的操作，直至所述无人机飞行至所述航线的末端。
10.一种航线的跟踪装置，其特征在于，包括：
定位点获取模块，用于在无人机沿设定航线飞行的过程中，获取所述无人机的实时定位点；
网格表构建模块，用于根据所述实时定位点与所述航线间的位置关系，按照设定的位置间隔以及时间间隔，构建终止点与持续时间网格表，所述终止点位于所述航线上；
曲线计算模块，用于采用网格搜索算法，根据与所述实时定位点匹配的运动状态参数，计算与所述终止点与持续时间网格表中的各网格单元分别对应的跟踪曲线；
曲线确定模块，用于在与所述各网格单元分别对应的跟踪曲线中，获取代价函数的函数值最小的目标曲线；
控制量确定模块，用于计算所述目标曲线在下一时刻的运动状态参数，并使用所述运动状态参数，确定用于控制所述无人机跟踪所述航线的跟踪控制量。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-9中任一所述的航线的跟踪方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一所述的航线的跟踪方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910797686.4A CN112445242B (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910797686.4A CN112445242B (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112445242A CN112445242A (zh) | 2021-03-05 |
| CN112445242B true CN112445242B (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=74741614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910797686.4A Active CN112445242B (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112445242B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115858549B (zh) * | 2023-02-27 | 2023-05-05 | 西安索格亚航空科技有限公司 | 一种航空导航设备导航数据库和航线更新方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105487554A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-04-13 | 武汉顶翔智控科技有限公司 | 一种多旋翼无人机自动返航路径规划算法 |
| WO2018145291A1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | System and method for real-time location tracking of drone |
| CN109655063A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-19 | 中航通飞研究院有限公司 | 大型水陆两栖飞机海上搜索航路规划方法 |
| CN110118557A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-13 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 一种航线拼接方法、***及用户终端 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11530921B2 (en) * | 2018-09-28 | 2022-12-20 | Intel Corporation | Method of generating a collision free path of travel and computing system |
-
2019
- 2019-08-27 CN CN201910797686.4A patent/CN112445242B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105487554A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-04-13 | 武汉顶翔智控科技有限公司 | 一种多旋翼无人机自动返航路径规划算法 |
| WO2018145291A1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | System and method for real-time location tracking of drone |
| CN109655063A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-19 | 中航通飞研究院有限公司 | 大型水陆两栖飞机海上搜索航路规划方法 |
| CN110118557A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-13 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 一种航线拼接方法、***及用户终端 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112445242A (zh) | 2021-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11002840B2 (en) | Multi-sensor calibration method, multi-sensor calibration device, computer device, medium and vehicle | |
| US20180102058A1 (en) | High-precision autonomous obstacle-avoidance flying method for unmanned aerial vehicle | |
| WO2020232575A1 (zh) | 飞行任务生成方法、控制终端、无人飞行器及存储介质 | |
| CN110850807B (zh) | 一种奇异点规避方法、装置、设备及介质 | |
| CN114506343B (zh) | 轨迹规划方法、装置、设备、存储介质及自动驾驶车辆 | |
| CN110825111A (zh) | 适用于高架仓库货物盘点的无人机控制方法、货物盘点方法、装置、服务器及存储介质 | |
| CN112148033B (zh) | 无人机航线的确定方法、装置、设备及存储介质 | |
| JP2022538275A (ja) | パラメータ配置方法及び装置、電子機器並びに記憶媒体 | |
| CN112445242B (zh) | 航线的跟踪方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN115016435A (zh) | 一种自动驾驶车辆测试方法、装置、***、设备和介质 | |
| JP2022081613A (ja) | 自動運転特徴の特定方法、装置、設備、媒体及びコンピュータプログラム | |
| CN116974291A (zh) | 主从协同导航农业机械的控制误差确定方法及装置 | |
| CN111942188B (zh) | 一种无人机空中充电***、充电方法、装置、设备和介质 | |
| CN116301058B (zh) | 一种无人飞行反馈非线性偏航控制方法、***和设备 | |
| CN113306570A (zh) | 用于控制自动驾驶车辆的方法、装置和自动驾驶配送车 | |
| CN115168787B (zh) | 一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法 | |
| CN112393731B (zh) | 跟踪路径的方法、装置、电子设备、及存储介质 | |
| CN113741529A (zh) | 航天器与交会部的远程制导方法及远程制导装置 | |
| CN115061499A (zh) | 无人机控制方法及无人机控制装置 | |
| AbdElHamid et al. | A novel software simulator model based on active hybrid architecture | |
| WO2020021954A1 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム | |
| CN113759887A (zh) | 一种路径规划方法、装置、存储介质及电子设备 | |
| CN111752295A (zh) | 无人机飞行轨迹规划方法及相关装置 | |
| CN113771851B (zh) | 一种轨迹规划方法及装置 | |
| CN113791628B (zh) | 基于复合冀无人机的快速着陆轨迹规划方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510000 Block C, 115 Gaopu Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: XAG Co., Ltd. Address before: 510000 Block C, 115 Gaopu Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: Guangzhou Xaircraft Technology Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |