[发明专利]一种路径规划方法及路径规划装置

说明书

本发明实施例涉及电子信息技术领域，公开了一种路径规划方法及路径规划装置。该路径规划方法包括：根据获取到的全部待监控区域的位置、及所要求的监测精度和无人驾驶飞行器UAV的数量，建立飞行路径建立路线规划模型；其中，路线规划模型包括UAV完成的飞行路径所用的时间和UAV在空间节点的监控时间的目标函数；基于第一预设算法的推演，生成路线规划模型的初始解；基于初始解与路线规划模型在第二预设算法的推演下，生成路线规划模型的最优解；其中，所述最优解表示UAV完成对待监控区域的监控任务所用的最短监控时间。本发明中，通过构建数学规划模型进行UAV飞行路径的求解，该模型同时考虑了无人机因完成监测任务所访问空间节点的顺序和高度。

技术领域

本发明实施例涉及电子信息技术领域，特别涉及一种路径规划方法及路径规划装置。

背景技术

无人驾驶飞行器(UAV，Unmanned Aerial Vehicle)，通常被称为无人机，在UAV上加载不同的图像传感器，使无人机能够捕获目标图像，获取到的目标图像可通过UAV上的无线传输系统实时传输到控制站，例如，可使用无人机设备监控水环境，交通流量和输油管道等。另外，由于航空、微电子、计算机、导航、通信、传感器和相关技术的发展使得UAV的性能得到持续的改善，使得在使用UAV作为监控手段时具有更多的优势，例如，能够观察更广阔的区域包括在150至300米的高度上覆盖300至500平方米的区域；成本更低，更灵活，效率更高且能够实时操作。因此，无人机广泛应用于气象勘探，灾害评估，地质调查，环境监控，资源勘探等领域。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的UAV的最大飞行时间有限，如果一个监控任务中需要停留在至少一个的空间节点，需要对UAV的飞行路线进行规划，由于无人机停留在不同高度监测时的精度等级不同，因而对UAV路线规划的方法同时确定了无人机完成监测任务所遍历空间节点的位置和高度，与众所周知的车辆路径规划是不同的。现有的商业性的整数线性规划解算器在求解UAV路线规划模型时，仅能够在合理时间内为规模较少的模型给出精确解，随着求解规模越大，用时较长，因为对于大规模实例下的模型无法给出最短时间内的路径最优解。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种无人机监测时的路径规划方法通过构建数学规划模型进行求解UAV飞行路径，该模型同时考虑了无人机因完成监测任务所访问空间节点的顺序和高度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种路径规划方法，包括以下步骤：

根据获取到的全部待监控区域的位置、及其所要求的监测精度和无人驾驶飞行器UAV的数量，确定UAV对应监测全部待监控区域的空间节点位置，以及全部的飞行路径；

根据空间节点和全部的飞行路径建立路线规划模型；其中，路线规划模型包括UAV完成的飞行路径所用的时间和UAV在空间节点的监控时间的目标函数；

基于第一预设算法的推演，生成路线规划模型的初始解；

基于初始解与路线规划模型在第二预设算法的推演下，生成路线规划模型的最优解；其中，最优解表示UAV完成对待监控区域的监控任务所用的最短监控时间。

本发明的实施方式还提供了一种路径规划装置，包括：

模型生成模块，用于根据获取到的全部待监控区域的位置、及所要求的监测精度和无人驾驶飞行器UAV的数量建立路线规划模型；其中，路线规划模型包括UAV完成规划飞行路线所用的时间和UAV对每个待监控区域的监控时间的目标函数；

模型求解模块，用于路线规划模型在第一预设算法的推演下，生成路线规划模型的初始解；

最优解生成模块，用于基于初始解与路线规划模型在第二预设算法的推演下，生成路线规划模型的最优解；其中，最优解表示UAV完成对待监控区域的监控任务所用的最短监控时间。