[发明专利]一种基于三维低空目视飞行最佳路径规划方法

说明书

一种基于三维低空目视飞行最佳路径规划方法，包括构建三维可测量模型、建立空间数据库、构建航图图元网络、飞行区域计算、飞行路线规划等步骤，能够基于三维可测量模型的、含有精准网格化地理实体数据的全空间数据库、获取网格化图元网络的阻抗值，构建与该全空间数据库对应的航图图元网络，能够实现无人机等飞行器的自动飞行、无需驾驶员目视地标矫正航线。

技术领域

本发明涉及低空目视航图路径规划技术，具体地，涉及一种基于三维低空目视飞行最佳路径规划方法。

背景技术

目前尚没有完整的专业航图，目视飞行航图里没有飞行程序等重要航图要素和航行信息，更没有低空航图的电子飞行包和三维地图。俗称的电子航图虽然是很专业的航图软件，但是最重要的飞行程序都是基于二维地图的，分为水平剖面图和垂直剖面图，上面的基本元素包含地形地貌，居民点，道路，海岸线，机场，山河湖海，重要山峰海拔高度，重要地标，重要障碍物和海拔高度等信息。飞行员可以根据航图和目视地标指导飞行线路。也就是说，航图需要飞行员根据地图和观测地标来控制飞行路线。

飞行器诸如无人机的航线设计或航迹规划变得更加非常困难，或者说，目前尚没有真正意义上实用的更低空航图。现有技术中，存在很多技术方案，以尝试寻找出实现低空航图飞行路径规划技术路线。

诸如中国专利文献CN109506654A中公开了一种低空航路规划方法，其中，对飞行区域进行栅格化建模，得到飞行区域的空间模型，获取空间模型的各个栅格的代价值，用该代价值表示对飞行器在对应栅格的空间中航行的影响，根据各个栅格的代价值规划飞行区域的三维航路。该技术方案通过引入代价值从而实现无人机的有序飞行。

诸如中国专利文献CN111627108A中公开了一种基于AR显示技术的通航机场低空航图及其实现系统，航空器临近机场或从机场起飞时，通航机场低空航图显示在头戴AR眼镜的视觉屏幕中，通航机场低空航图的显示包括三维地理空间和与三维地理空间地理数据相关联的航图要素三维数据模型，所述航图要素三维数据模型包括飞行程序数据模型、机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型、特殊地物数据模型，该技术路线为飞行员提供直观的进离场三维航图要素和属性信息作为飞行指引。

现有技术中，尚不存在一种能够自动飞行、无需驾驶员目视地标矫正航线的基于三维低空航图的飞行最佳路径规划方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种基于三维可测量模型的、含有精准网格化地理实体数据的全空间数据库、获取网格化图元网络的阻抗值，构建与该全空间数据库对应的航图图元网络，能够自动飞行、无需驾驶员目视地标矫正航线的基于三维低空航图的飞行最佳路径规划方法。

具体而言，根据本发明的第一个方面，提供一种基于三维低空目视飞行最佳路径规划方法，包括如下步骤：

（1）构建三维可测量模型：通过输入点云数据，倾斜模型，人工模型，BIM或CAD模型，转换生成语义化的模型数据，数据具有几何可测量的特征；

（2）建立空间数据库：

a、将全空间三维网格化，建立空间三维数据库，三维空间被划分成无数个立方体，每个立方体的中心点坐标构成为数据库索引；

b、判断每个网格是在模型内还是在模型外并将此信息作为属性存储在网格中；

c、根据当日的基础地面端的气压、气温、风力、风速数据计算不同高度上的气温和气压数据，并将此信息填入空间数据库；

d、在地面5个点以上的采集的风力、风速，依据三维模型的墙体属性数据，以及流体模型计算出室外空间中各个位置的风力风速，并存入数据库中；

e、空间数据库可挂接任意其他与空间位置相关的属性数据，至此空间数据库建立完毕；