[发明专利]一种无人机飞行航线与地形碰撞检查方法

说明书

无人机的飞行以按航线规划自主飞行为主，航线需在飞行前进行规划并进行安全性检查。在一般平原净空条件好的地区，飞行航线不需要考虑周边地形的干扰。当在复杂地形环境下(如山区、河谷)进行飞行航线规划时，需保证飞行航线与周边高低起伏的地形不会发生碰撞或者危险接近。本发明提供的检查方法，可以简单快速的实现在飞行前对规划航线进行地形碰撞检查，从而提高无人机飞行航线规划的准确性，保障飞行安全。在无侦‑7高空无人机侦察机、攻击‑2察打一体无人机的日喀则试飞过程中，使用该方法对飞行航线进行了地形碰撞检查，结果表明该方法正确有效，可用于无人机的飞行航路规划。

技术领域

本发明属于飞行试验技术领域，特别是涉及一种无人机飞行航线与地形碰撞检查方法。

背景技术

无人机的飞行以自主控制飞行为主，飞行员在地面上通过视距链路或卫星链路遥控为辅，使得无人机飞行前的航线规划安全性检查尤为重要。在一般平原机场，周边净空条件好，飞行航线不需要考虑周边地形的干扰。当在复杂地形环境下(如山区、河谷)进行飞行航线规划时，需保证飞行航线与周边高低起伏的地形不会发生碰撞或者危险接近。

目前国内无人机的飞行航线规划，通常避免地形碰撞的方法为采集机场周围的高程与卫星图像，再经过三维建模在地面控制站内专用飞行软件上形成仿真地形，然后通过仿真飞行来检查飞机是否与地形发生危险接近甚至碰撞。该方法需通过专用的三维建模软件对所在机场周边地形建立仿真地形，建模周期长，花费大，当更换为其他机场时，又需重新对新机场进行仿真建模。以某型高空无人侦察机为例，一个机场周边20km范围内的高精度三维地形建模需花费1个月，耗资30万人民币。且由于不同型号的无人机所使用的仿真地形软件不统一，导致建模工作需重复开发，更加浪费人力和财力。

发明内容

发明目的：本发明采用公开的GoogleEarth地形工具软件作为基础，通过Matlab开源工具箱和自定义编程将航线规划仿真计算结果生成为kml文件，然后在GoogleEarth中打开该kml文件，即可直观的看到飞行航线与三维地形的相互关系，是否出现与地形危险接近或者碰撞。据此结果可优化航线设计，避免飞行中无人机与地形发生危险接近和碰撞。

技术方案：

Google Earth提供了免费的全球卫星图像和高程数据，可以根据需要随时在互联网上对指定区域进行地形数据更新。GoogleEarth支持kml文件，通过kml文件描述，可在GoogleEarth的三维地形中显示点、线、面等元素。kml文件的格式描述可参见互联网http://www.opengeospatial.org/standards/kml/，若依靠手工编写kml文件来描述三维数据比较费时，可使用第三方软件来生成kml文件。其中典型的是Matlab to GoogleEarthtoolbox，该工具箱是由荷兰阿姆斯特丹大学开发的一款用于生成kml文件的Matlab开源工具箱，可在互联网址获取到。

一种无人机飞行航线与地形碰撞检查方法，具体实现步骤如下：

第一步：准备仿真数据，

第二步：安装kml文件工具箱，从互联网上下载Matlab to GoogleEarth toolbox工具箱压缩包，解压后将googleearth文件夹至于Matlab安装目录的toolbox文件中，例如D:\matlab\googleearth\，在Matlab中输入addpath('D:\matlab\googleearth')命令，完成该工具箱的安装；

第三步：编写航迹程序生成kml文件，包括读入仿真数据、生成空间点的数组、设置kml文件参数、输出kml文件；

第四步：编写垂线程序生成kml文件，包括读入仿真数据、计算空间垂直点的数组、设置kml文件参数，输出kml文件；

第五步：在GoogleEarth中打开三步、四步中生成的kml文件，检查地形碰撞情况。