[发明专利]无人机单侧成像约束条件下的路线规划方法

权利要求书

1.一种无人机单侧成像约束条件下的路线规划方法，基于已知被侦察目标群中所有被侦察目标的位置坐标，求得无人机在单侧成像约束条件下飞往实际侦察位置的最优侦察路线，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：基于所述已知被侦察目标群中所述所有被侦察目标的位置坐标，采用初步规划算法计算得到所述无人机在没有单侧成像约束条件时飞往预定被侦察目标A1的正上方的初步规划路线；

步骤S2：根据所述预定被侦察目标A1的位置坐标以及所述初步规划路线，采用点坐标变换计算方法获得所述无人机在单侧成像约束条件下到达理论侦察位置T_r的坐标；

步骤S3：将步骤S2获得的所述无人机到达理论侦察位置T_r的坐标，参照所述步骤S1的所述初步规划路线，得到所述无人机在单侧成像约束条件下飞往所述理论侦察位置T_r的理论侦察规划路线；

步骤S4：根据步骤S3获得的所述理论侦察规划路线，计算出所述理论侦察规划路线对应的飞行里程；

步骤S5：多次循环步骤S1～S4，得到多种所述理论侦察规划路线，以及多个所述对应的飞行里程；

步骤S6：以多种所述理论侦察规划路线中的飞行里程最短的所述理论侦察规划路线为目标函数，采用预定求解算法获取该飞行里程最短的所述理论侦察规划路线，该理论侦察规划路线即为所述无人机在单侧成像约束条件下飞往所述实际侦察位置的最优侦察路线，

其中，所述单侧成像约束条件包括：所述无人机只能在一侧成像；

所述无人机的成像范围为2km～8km，

当所述无人机在左侧成像时，步骤S2中的所述点坐标变换计算方法包括以下步骤：

步骤S2-1：获取预定被侦察目标A1的位置坐标(x₁,y₁)以及分别获取预定被侦察目标A1的前后两个被侦察目标A0和A2的位置坐标(x₀,y₀)和(x₂,y₂)，然后进入步骤S2-2；

步骤S2-2：根据所述无人机的单侧成像约束条件中的成像范围约束条件，选定成像距离为d，通过三角形相似定理，计算得到所述无人机从被侦察目标A0飞往预定被侦察目标A1的路线L01中与预定被侦察目标A1的距离为d的参考点T_a的坐标(X_a,Y_a)，以及所述无人机从预定被侦察目标A1飞往被侦察目标A2的路线L12的中与预定被侦察目标A1的距离为d的参考点T_b的坐标(X_b,Y_b)；

步骤S2-3：采用两点之间的斜率公式计算所述无人机从被侦察目标A0到飞往预定被侦察目标A1的路线L01在平面坐标系内的斜率k₁＝(y₁-y₀)/(x₁-x₀)，以及所述无人机从预定被侦察目标A1飞往被侦察目标A2的路线L12在平面坐标系内的斜率k₂＝(y₂-y₁)/(x₂-x₁)，然后进入步骤S2-4；

步骤S2-4：判断斜率k₁是否为无穷数，当判断结果为是时，进入步骤S2-5；当判断结果为否时，则进入步骤S2-6；

步骤S2-5：计算路线L01与路线L12在平面坐标系内形成的夹角θ＝π/2-arctan(k₂)，然后进入步骤S2-9；

步骤S2-6：判断斜率k₂是否为无穷数，当判断结果为是时，进入步骤S2-7；当判断结果为否时，则进入步骤S2-8；

步骤S2-7：计算路线L01与路线L12在平面坐标系内形成的夹角θ＝π/2-arctan(k₁)，然后进入步骤S2-9；

步骤S2-8：计算路线L01与路线L12在平面坐标系内形成的夹角θ＝arctan(|(k₂-k₁)/(1+k₁·k₂)|)，然后进入步骤S2-9；

步骤S2-9：计算参考点T_a绕预定被侦察目标A1旋转θ后的参考点T_f的坐标(X_f,Y_f)：

X_f＝(X_a-x₁)·cos(θ)-(Y_a-y₁)·sin(θ)+x₁，

Y_f＝(X_a-x₁)·sin(θ)+(Y_a-y₁)·cos(θ)+y₁，

然后进入步骤S2-10；

步骤S2-10：判断参考点T_f的坐标(X_f,Y_f)与参考点T_b的坐标(X_b,Y_b)是否重合，当判断结果为是时，进入步骤S2-11；当判断结果为否时，则进入步骤S2-12；

步骤S2-11：取中间变量θ_r＝θ，然后进入步骤S2-21；

步骤S2-12：取中间变量θ_r＝π-θ，然后进入步骤S2-13；

步骤S2-13：计算参考点T_a绕预定被侦察目标A1旋转θ_r＝π-θ后的参考点T_g的坐标(X_g,Y_g)：

X_g＝(X_a-x₁)·cos(θ_r)-(Y_a-y₁)·sin(θ_r)+x₁，

Y_g＝(X_a-x₁)·sin(θ_r)+(Y_a-y₁)·cos(θ_r)+y₁，

然后进入步骤S2-14；

步骤S2-14：判断参考点T_g的坐标(X_g,Y_g)与参考点T_b的坐标(X_b,Y_b)是否重合，当判断结果为是时，进入步骤S2-21；当判断结果为否时，则进入步骤S2-15；

步骤S2-15：取中间变量θ_r＝π+θ，然后进入步骤S2-16；

步骤S2-16：计算参考点T_a绕预定被侦察目标A1旋转θ_r＝π+θ后的参考点T_h的坐标(X_h,Y_h)：

X_h＝(X_a-x₁)·cos(θ_r)-(Y_a-y₁)·sin(θ_r)+x₁，

Y_h＝(X_a-x₁)·sin(θ_r)+(Y_a-y₁)·cos(θ_r)+y₁，

然后进入步骤S2-17；

步骤S2-17：判断参考点T_h的坐标(X_h,Y_h)与参考点T_b的坐标(X_b,Y_b)是否重合，当判断结果为是时，进入步骤S2-21；当判断结果为否时，则进入步骤S2-18；

步骤S2-18：取中间变量θ_r＝2π-θ，然后进入步骤S19；

步骤S2-19：计算参考点T_a绕预定被侦察目标A1旋转θ_r＝2π-θ后的参考点T_i的坐标(X_i，Y_i)：

X_i＝(X_a-x₁)·cos(θ_r)-(Y_a-y₁)·sin(θ_r)+x₁，

Y_i＝(X_a-x₁)·sin(θ_r)+(Y_a-y₁)·cos(θ_r)+y₁，

然后进入步骤S2-20；

步骤S2-20：判断参考点T_i的坐标(X_i，Y_i)与参考点T_b的坐标(X_b,Y_b)是否重合，当判断结果为是时，进入步骤S2-21；当判断结果为否时，则进入步骤S2-23；

步骤S2-21：所述无人机在满足侦察到被侦察目标A1时，所述无人机到达所述理论侦察位置所需的转角：

Φ＝θ_r/2，

然后进入步骤S2-22；

步骤S2-22：计算得到所述无人机到达所述理论侦察位置T_r的坐标(X_r，Y_r)：

X_r＝(X_a-x₁)·cos(Φ)-(Y_a-y₁)·sin(Φ)+x₁，

Y_r＝(X_a-x₁)·sin(Φ)+(Y_a-y₁)·cos(Φ)+y₁，

接着进入结束状态；

步骤S2-23：输出“数据出错”，接着进入结束状态。