一種無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，包括以下步驟：在預(yù)設(shè)飛行路線上選取路徑點(diǎn)列，并控制飛行器依次通過路徑點(diǎn)列中的路徑點(diǎn)；依次檢測飛行器與路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的距離；當(dāng)距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)得到新的路徑點(diǎn)；根據(jù)新的路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際飛行路線和預(yù)設(shè)飛行路線的誤差值，調(diào)節(jié)路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的閾值半徑。本發(fā)明實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，克服了基于PID控制的飛行器巡點(diǎn)飛行存在的效率低下，浪費(fèi)能源等問題，同時(shí)能夠通過自我調(diào)節(jié)，自適應(yīng)飛行器動(dòng)力學(xué)特征的變化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升系統(tǒng)的自主性能。
【專利說明】—種無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人的無人化、自主化是當(dāng)今對(duì)機(jī)器人智能化研發(fā)的重要方向之一，無人飛行器是其中的一類較為特殊的機(jī)器人，它具有機(jī)動(dòng)性能高，控制復(fù)雜等特點(diǎn)。其中一項(xiàng)重要的技術(shù)為路徑規(guī)劃，路徑規(guī)劃根據(jù)感知到的環(huán)境信息和自己的任務(wù)信息規(guī)劃飛行路徑。在規(guī)劃飛行路徑的時(shí)候，傳統(tǒng)的算法在路徑上逐一標(biāo)記路徑點(diǎn)，并指示飛行器姿態(tài)控制的系統(tǒng)控制飛行器逐一到達(dá)每一個(gè)路徑點(diǎn)，進(jìn)行巡點(diǎn)飛行。由于飛行器本身的動(dòng)力學(xué)特征，以及飛行器姿態(tài)控制的傳統(tǒng)PID方法的影響，飛行器在每個(gè)點(diǎn)上建立一個(gè)懸停的穩(wěn)態(tài)總是需要一定的時(shí)間，并具有一定的超調(diào)，這導(dǎo)致飛行器需要消耗大量的時(shí)間在每一個(gè)路徑點(diǎn)的建立穩(wěn)態(tài)的過程中，這不但制約了飛行器飛行的效率，也影響了整體行動(dòng)的可靠性和穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。
[0004]為此，本發(fā)明的目的在于提出無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，該方法克服了基于PID控制的飛行器巡點(diǎn)飛行存在的效率低下，浪費(fèi)能源等問題，同時(shí)能夠通過自我調(diào)節(jié)，自適應(yīng)飛行器動(dòng)力學(xué)特征的變化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升系統(tǒng)的自主性能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，包括以下步驟:在預(yù)設(shè)飛行路線上選取路徑點(diǎn)列，并控制飛行器依次通過所述路徑點(diǎn)列中的路徑點(diǎn)；依次檢測所述飛行器與所述路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的距離；當(dāng)所述距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和所述當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)得到新的路徑點(diǎn)；以及根據(jù)所述新的路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際飛行路線和所述預(yù)設(shè)飛行路線的誤差值，調(diào)節(jié)所述路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的閾值半徑。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，通過修改并增加路徑點(diǎn)，使得飛行器無需在路徑點(diǎn)建立穩(wěn)態(tài)即可繼續(xù)飛行，實(shí)現(xiàn)平滑飛行，并根據(jù)每一次調(diào)節(jié)路徑點(diǎn)的控制效果，反饋調(diào)節(jié)修改目標(biāo)路徑點(diǎn)的時(shí)機(jī)。從而解決了基于PID控制的巡點(diǎn)飛行存在的效率低下、浪費(fèi)能源等問題，且該方法能夠通過自我調(diào)節(jié)，自適應(yīng)飛行器動(dòng)力學(xué)特征的變化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升系統(tǒng)的自主性能。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述根據(jù)所述路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和所述當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)得到新的路徑點(diǎn)，進(jìn)一步包括:對(duì)所述路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和所述當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)進(jìn)行線性插值以得到所述新的路徑點(diǎn)。
[0009]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述閾值半徑是由所述飛行器的當(dāng)前速度、所述飛行器自身特性以及反饋調(diào)節(jié)機(jī)制所決定。
[0010]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述根據(jù)所述新的路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際飛行路線和所述預(yù)設(shè)飛行路線的誤差值，調(diào)節(jié)所述路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的閾值半徑，進(jìn)一步包括:通過絕對(duì)偏差的積分方法或加權(quán)計(jì)算方法計(jì)算所述誤差值；判斷所述誤差值的正負(fù)；如果所述誤差值為正值，則增加所述閾值半徑；以及如果所述誤差值為負(fù)值，則減小所述閾值半徑。
[0011]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)飛行路線是通過原始的路線計(jì)算或通過所述路徑點(diǎn)列連成的折線近似估算得到的。
[0012]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的流程圖；
[0015]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的飛行器飛行效率損失示意圖；
[0016]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的智能規(guī)劃算法、修改和更新當(dāng)前路徑點(diǎn)的原理示意圖；
[0017]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的閾值半徑的大小對(duì)正方向誤差影響的示意圖；
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的反饋調(diào)節(jié)閾值半徑的原理框圖；和
[0019]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0023]以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)
化方法。
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的流程圖。
[0025]如圖1所述，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0026]步驟S101，在預(yù)設(shè)飛行路線上選取路徑點(diǎn)列，并控制飛行器依次通過路徑點(diǎn)列中的路徑點(diǎn)。其中，預(yù)設(shè)飛行路線是通過原始的路線計(jì)算或通過路徑點(diǎn)列中的路徑點(diǎn)連成的折線近似估算得到的。路徑點(diǎn)列中的路徑點(diǎn)依次有序地排列在預(yù)設(shè)飛行路線上。
[0027]步驟S102，依次檢測飛行器與路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的距離。即一般來講，飛行器飛行的過程中，將依次通過路徑點(diǎn)列中的每一個(gè)點(diǎn)，則進(jìn)一步地依次檢測得到飛行器在前進(jìn)過程中與其下一個(gè)路徑點(diǎn)的距離。
[0028]步驟S103，當(dāng)距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)得到新的路徑點(diǎn)。具體地，對(duì)路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)進(jìn)行線性插值以得到新的路徑點(diǎn)。其中，預(yù)設(shè)值根據(jù)具體情況預(yù)先設(shè)定。當(dāng)前路徑點(diǎn)即為飛行器當(dāng)期的目標(biāo)。
[0029]換言之，即在上述步驟S103中，如果當(dāng)前路徑點(diǎn)為原路徑點(diǎn)列中的點(diǎn)，則插入一個(gè)新的路徑點(diǎn)，新的路徑點(diǎn)位置由原路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和下一個(gè)路徑點(diǎn)的位置通過線性插值得出，從而保證路徑的不變性；如果當(dāng)前路徑點(diǎn)是新加入的路徑點(diǎn)，則選取參與插值計(jì)算的下一個(gè)路徑點(diǎn)作為當(dāng)前路徑點(diǎn)。
[0030]步驟S104，根據(jù)新的路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際飛行路線和預(yù)設(shè)飛行路線的誤差值，調(diào)節(jié)路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的閾值半徑。具體地，通過絕對(duì)偏差的積分方法或加權(quán)計(jì)算方法計(jì)算所述誤差值，并判斷該誤差值的正負(fù)，如果該誤差值為正值，則增加閾值半徑，如果該誤差值為負(fù)值，則減小閾值半徑。其中，閾值半徑是由飛行器的當(dāng)前速度、飛行器自身特性以及反饋調(diào)節(jié)機(jī)制所決定的，且閾值半徑越大，修改路徑點(diǎn)越早，閾值半徑越小，修改路徑點(diǎn)的時(shí)機(jī)越晚。反饋調(diào)節(jié)機(jī)制指誤差值為正則增加閾值半徑，誤差值為負(fù)則減小閾值半徑。實(shí)際飛行路線即為飛行器在修改了路徑點(diǎn)之后的飛行路線。
[0031]換言之，在上述步驟S104中，通過空間上兩條運(yùn)行軌跡在特定方向上絕對(duì)偏差的積分計(jì)算出誤差值，且當(dāng)該誤差值為正值時(shí)，增加閾值半徑的長度，當(dāng)誤差值為負(fù)值時(shí)，減少閾值半徑的長度。需要說明的是，誤差值的也可以通過別的方式計(jì)算得出，例如:時(shí)間加權(quán)、空間位置加權(quán)等計(jì)算方式。其中，特定方向指飛行器在修改路徑點(diǎn)之前的飛行方向。
[0032]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的飛行器飛行效率損失示意圖。
[0033]如圖2所示，為傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方式。圖中黑色邊框代表由SLAM算法得到的地圖中的障礙，實(shí)心圓形表示飛行器巡點(diǎn)飛行路線上的路徑點(diǎn)，而曲線代表飛行器實(shí)際上飛行的路線。由圖可知，由于PID算法的特性，飛行器在每個(gè)路徑點(diǎn)上都需要花費(fèi)一定時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)要求，從而浪費(fèi)了時(shí)間和能源，而且效率不高。
[0034]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的智能規(guī)劃算法、修改和更新當(dāng)前路徑點(diǎn)的原理示意圖。[0035]智能算法的第一部分就是通過提前修改路徑點(diǎn)，使得飛行器不需要建立穩(wěn)態(tài)即可繼續(xù)移動(dòng)。如圖3所示，即為該第一部分的示意圖，假設(shè)飛行器的當(dāng)前路徑點(diǎn)為P1，隨后的路徑點(diǎn)分別為Ρ2、Ρ3...Ρη，則首先為路徑點(diǎn)設(shè)置閾值半徑R(n)，η為當(dāng)前的路徑點(diǎn)。則R(n)滿足以下公式:
[0036]R (n) =F (V, A, Fd)
[0037]其中V表示飛行器當(dāng)前的飛行速度，A表示由飛行器的動(dòng)力學(xué)特征和姿態(tài)控制器的特性決定的參數(shù)，F(xiàn)d表示上一階段效果的反饋。在圖3中用實(shí)心圓形表示。當(dāng)飛行器和當(dāng)前路徑點(diǎn)的距離小于R(n)時(shí)，立刻修改并更新當(dāng)前路徑點(diǎn)。為保證誤差范圍，需要在原路徑點(diǎn)的基礎(chǔ)上通過插值的方式增加新路徑點(diǎn)。優(yōu)選地，以1:1的比例增加新路徑點(diǎn)。在圖3中，曲線代表優(yōu)化后飛行器的飛行路線，空心圓形為新插入的路徑點(diǎn)，而X形代表飛行器每一次更新路徑點(diǎn)的位置。從圖3可以看出，在飛行器未到達(dá)路徑點(diǎn)的時(shí)候，即更新了路徑點(diǎn)，使得飛行器始終不需要在每一個(gè)路徑點(diǎn)上建立穩(wěn)態(tài)，從而提升了飛行的效率，同時(shí)使飛行的路線更加平滑。
[0038]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的閾值半徑的大小對(duì)正方向誤差影響的示意圖。
[0039]智能算法的第二部分在于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)每一個(gè)路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的R (閾值半徑)的大小。由圖3可以看出，該算法能否保證飛行器在提前修改了路徑點(diǎn)后，航線仍然在預(yù)期航線的誤差范圍之內(nèi)，其決定性因素在于R的大小的選取。由于飛行器的特性各異，而且受環(huán)境因素，以及自身?xiàng)l件的干擾較大，因此需要保證在飛行器特性變化的時(shí)候，R仍能取合適的值，因此，引入一個(gè)反饋機(jī)制動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)R的數(shù)值。
[0040]如圖4所示，以一 個(gè)直角折線路徑為例，示意出了當(dāng)R選取不恰當(dāng)時(shí)，飛行路徑與預(yù)期路徑的差異。采用對(duì)時(shí)間均勻積分的方式計(jì)算誤差，且正方向的選取飛行器當(dāng)前運(yùn)行的方向后，若R過大，則在正方向具有負(fù)偏差，若R過小，則再正方向上具有正偏差，因此，可按照?qǐng)D5所示的方式，每一次修改路徑點(diǎn)后，檢查當(dāng)前航線(實(shí)際飛行路線)與預(yù)期航線(預(yù)設(shè)飛行路線)的偏離值(即誤差)，作為反饋輸入，以調(diào)節(jié)R的大小。采用PID控制參數(shù)R，當(dāng)PID參數(shù)合適的時(shí)候，R能夠隨著飛行器特性的變化具有一定的穩(wěn)定性，從而使得整個(gè)系統(tǒng)對(duì)于飛行器特性的變化具有一定的魯棒性。
[0041]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法的流程圖。
[0042]如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0043]步驟S601，初始化。將必要的參數(shù)初始化。
[0044]步驟S602，提取路徑點(diǎn)組成路徑點(diǎn)列，該路徑點(diǎn)列為P⑴、P (2)…P (η)。即依據(jù)傳統(tǒng)的巡點(diǎn)方式，在預(yù)先規(guī)劃好的路徑上面提取一系列路徑點(diǎn)，且保證這一系列點(diǎn)依次相連形成的折線與所規(guī)劃的路徑誤差在所規(guī)定的范圍內(nèi)，假設(shè)這些點(diǎn)為P (I)、P⑵".Ρ (η)。
[0045]步驟S603，目標(biāo)路徑點(diǎn)為原路徑點(diǎn)中的點(diǎn)P(i)。具體地，目標(biāo)路徑點(diǎn)即為當(dāng)前的路徑點(diǎn)。優(yōu)選地，將第一個(gè)路徑點(diǎn)Pd)設(shè)為當(dāng)前路徑點(diǎn)。
[0046]步驟S604，飛行器移動(dòng)。即飛行器按照預(yù)先規(guī)劃的航線正常移動(dòng)。
[0047]步驟5605，1?(?(1))=?(￥^，？(1)。即計(jì)算第i個(gè)路徑點(diǎn)P (i)的閾值半徑R(P (i))。其中，V表示飛行器當(dāng)前的飛行速度，A表示由飛行器的動(dòng)力學(xué)特征和姿態(tài)控制器的特性決定的參數(shù)，F(xiàn)d表示上一階段效果的反饋量,且Fd的初始值為O。
[0048]步驟S606，判斷飛行器到路徑點(diǎn)P(i)的距離是否小于閾值半徑R(P(i))，如果是則執(zhí)行步驟S607，否則返回執(zhí)行步驟S603。
[0049]步驟S607，插入新目標(biāo)路徑點(diǎn)，并記為Q (i) =k*Pi+(l-k) *P (i+1)，其中，該算式為線性插值算式，目的是計(jì)算一個(gè)符合原路徑的新目標(biāo)點(diǎn)Q(i)，并且能夠根據(jù)當(dāng)前飛行器的位置選取合適的比例系數(shù)k，以保證新增的目標(biāo)路徑點(diǎn)與當(dāng)前飛行器的距離合適。具體地，當(dāng)當(dāng)前路徑點(diǎn)是初始化提取的原路徑點(diǎn)之一 P(i)時(shí)，則需要用插值算法新增一個(gè)路徑點(diǎn)Q(i)，并修改當(dāng)前路徑點(diǎn)P(i)為新增的路徑點(diǎn)Q(i);類似的，步驟S618則是在當(dāng)當(dāng)前路徑點(diǎn)是新增路徑點(diǎn)Q(i)時(shí)，將當(dāng)前路徑點(diǎn)Q(i)修正回原路徑點(diǎn)中下一個(gè)未被使用的路徑點(diǎn)P(i+1)。
[0050]步驟S608，計(jì)算控制效果Fd。Fd表示本階段效果的反饋量。即每完成一次修改路徑點(diǎn)的操作，都計(jì)算預(yù)期路徑，并在飛行器的飛行過程中測量實(shí)際路徑，通過反饋計(jì)算，調(diào)整閾值半徑的大小。
[0051]步驟S609，將當(dāng)前路徑點(diǎn)修改為新增路徑點(diǎn)中的Q(i)。
[0052]步驟S610，飛行器移動(dòng)。
[0053]步驟S611，計(jì)算R(Q(i))=F(V，A，F(xiàn)d)。即計(jì)算當(dāng)前路徑點(diǎn)Q(i)的閾值半徑R(Q(i))。其中，V表示飛行器當(dāng)前的飛行速度，A表示由飛行器的動(dòng)力學(xué)特征和姿態(tài)控制器的特性決定的參數(shù)，F(xiàn)d表示上一階段效果的反饋量，且Fd的初始值為O。
[0054]步驟S612，判斷飛行器到當(dāng)前路徑點(diǎn)Q(i)的距離是否小于R(Q(i))。如果是，則執(zhí)行步驟S613，否則返回執(zhí)行步驟S609。
[0055]步驟S613，計(jì)算控制效果反饋Fd。即計(jì)算路徑點(diǎn)Q(i)的控制效果反饋量Fd。
[0056]步驟S614，i=i+l。即選擇下一個(gè)目標(biāo)路徑點(diǎn)。
[0057]步驟S615，判斷i是否小于或等于η。如果是，則執(zhí)行步驟S618，否則執(zhí)行步驟S616。
[0058]步驟S616，將目標(biāo)路徑點(diǎn)設(shè)為P (η)。即當(dāng)i大于η時(shí)，將當(dāng)前路徑點(diǎn)設(shè)置為P (η)，命令飛行器飛向設(shè)定的最后一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。
[0059]步驟S617，飛行器繼續(xù)后續(xù)飛行。本部分算法任務(wù)完成。
[0060]步驟S618，將目標(biāo)路徑點(diǎn)修改為P(i)。即當(dāng)i小于或等于η時(shí)，將當(dāng)前路徑點(diǎn)修改為P (i)，并返回執(zhí)行步驟S603，循環(huán)直到初始化時(shí)所提取的所有路徑點(diǎn)列都依次被設(shè)定為目標(biāo)路徑點(diǎn)，當(dāng)當(dāng)前路徑點(diǎn)為最后一個(gè)路徑點(diǎn)P (η)時(shí)，會(huì)跳轉(zhuǎn)入步驟S616和步驟S617，保證不再修改路徑點(diǎn)，并讓飛行器飛至最后一個(gè)路徑點(diǎn)P (η)。
[0061]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，通過修改并增加路徑點(diǎn)，使得飛行器無需在路徑點(diǎn)建立穩(wěn)態(tài)即可繼續(xù)飛行，實(shí)現(xiàn)平滑飛行，并根據(jù)每一次調(diào)節(jié)路徑點(diǎn)的控制效果，反饋調(diào)節(jié)修改目標(biāo)路徑點(diǎn)的時(shí)機(jī)。從而解決了基于PID控制的巡點(diǎn)飛行存在的效率低下、浪費(fèi)能源等問題，且該方法能夠通過自我調(diào)節(jié)，自適應(yīng)飛行器動(dòng)力學(xué)特征的變化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升系統(tǒng)的自主性能。
[0062]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0063]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟: 在預(yù)設(shè)飛行路線上選取路徑點(diǎn)列，并控制飛行器依次通過所述路徑點(diǎn)列中的路徑點(diǎn)； 依次檢測所述飛行器與所述路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的距離； 當(dāng)所述距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和所述當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)得到新的路徑點(diǎn)；以及 根據(jù)所述新的路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際飛行路線和所述預(yù)設(shè)飛行路線的誤差值，調(diào)節(jié)所述路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的閾值半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和所述當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)得到新的路徑點(diǎn)，進(jìn)一步包括: 對(duì)所述路徑點(diǎn)列中的當(dāng)前路徑點(diǎn)和所述當(dāng)前路徑點(diǎn)的下一路徑點(diǎn)進(jìn)行線性插值以得到所述新的路徑點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，其特征在于，所述閾值半徑是由所述飛行器的當(dāng)前速度、所述飛行器自身特性以及反饋調(diào)節(jié)機(jī)制所決定。
4.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述新的路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際飛行路線和所述預(yù)設(shè)飛行路線的誤差值，調(diào)節(jié)所述路徑點(diǎn)列中路徑點(diǎn)的閾值半徑，進(jìn)一步包括: 通過絕對(duì)偏差的積分方法或加權(quán)計(jì)算方法計(jì)算所述誤差值； 判斷所述誤差值的正負(fù)； 如果所述誤差值為正值，則增加所述閾值半徑；以及 如果所述誤差值為負(fù)值，則減小所述閾值半徑。
5.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)飛行器自主巡點(diǎn)飛行的智能優(yōu)化方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)飛行路線是通過原始的路線計(jì)算或通過所述路徑點(diǎn)列連成的折線近似估算得到的。
【文檔編號(hào)】G05D1/12GK103970143SQ201310378686
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】戴瓊海, 施澤南, 李一鵬 申請(qǐng)人:清華大學(xué)