[发明专利]一种基于地形梯度二值化的直升机航迹规划地图处理方法

说明书

本发明公开了一种基于地形梯度二值化的直升机航迹规划地图处理方法，提取数字高程地图中的高程数据和地图参数，根据地图参数确定地图精度值k；设定直升机输入航点的步长、直升机飞行的安全距离、直升机性能参数和任务约束下的飞机参数；通过对比步长要求与地图精度值，使用插值算法及地图压缩等算法处理得到能够直接满足任务要求的数字高程地图，避免了地图精度值过高或过低对航迹规划效果的影响；通过计算梯度值生成灰度图，为后续航迹规划的代价计算提高效率；通过结合直升机性能参数和任务要求下的参数将灰度图二值化，极大的为后续航迹规划提高算法效率；解决了现有技术中数字高程地图数据量大且信息冗余导致的航迹规划效率低的技术问题。

技术领域

本发明属于无人机领域，涉及地图处理方法，具体是一种基于地形梯度二值化的直升机航迹规划地图处理方法。

背景技术

随着现代科技的发展，纸质地图所能展现的信息已经不满足于人们的需求，数字地图便孕育而生，数字地图采用数字存储的技术，而且可以显示在电子屏幕上，可以通过计算机技术对数字地图进行提取、显示、修改、分析等等。数字地图所表现的信息已经远远大于纸质的地图。另外可以通过人们对地图信息的不同需求，可以有选择性的加载、拼接、组合，形成给予不同应用下的数字地图。在数字地图上可以描绘出地形地貌特征，可以按需求等比例的放大或是缩小地图，而且可以很方便的与卫星上的影像照片、航空照片结合使用。利用数字地图，可以对真实地形中的高山、湖泊、平原、高原等地表特征进行三维的模拟。显然这是纸质形式的地图无法达到的效果。对于执行任务的直升机来说，其飞行的距离如果比较长，直接将高程数据应用于航迹规划时，它较大的数据量会影响航迹规划算法的效果及运算效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于地形梯度二值化的直升机航迹规划地图处理方法，解决现有技术中数字高程地图数据量大且信息冗余导致的航迹规划效率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于地形梯度二值化的直升机航迹规划地图处理方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一，提取数字高程地图中的高程数据和地图参数，根据地图参数确定地图精度值k；

k＝l·cos(27.5)

所述的地图参数包括经度、纬度和地图栅格数量；

其中：

l表示单个栅格的纬度方向的实际距离为

x表示单位经度或者单位纬度的栅格数；

m表示地图包含的经度或者纬度的数量；

步骤二，设定直升机输入航点的步长、直升机飞行的安全距离、直升机性能参数和任务约束下的飞机参数；

所述的直升机性能参数包括直升机巡航状态下的前飞速度最大值为V_fmax、任务要求下的前飞速度约束最小值V_fmin、爬升速度最大值V_cmax和任务要求下的爬升速度约束最小值V_cmin；

步骤三，判断地图精度值与直升机输入航点的步长比值大小，对应进行二维三次卷积插值处理或压缩处理，得到高精度的数字高程地图；

步骤四，计算步骤三中的得到的数字高程地图中每个栅格对应位置的四邻域的梯度值，并选取最大地形梯度值；

步骤五，根据最大梯度值和直升机性能参数得到灰度值；

步骤六，对步骤五得到的灰度值结合直升机飞行的安全距离进行二值化处理得到二值图。

本发明还包括以下技术特征：