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基于遥感任务的凹多边形区域无人机航迹规划算法

刘旭林 李荣昊 蔡翔远 陈晓桐 魏江南 李芹 赵红颖

刘旭林, 李荣昊, 蔡翔远, 陈晓桐, 魏江南, 李芹, 赵红颖. 基于遥感任务的凹多边形区域无人机航迹规划算法[J]. 全球定位系统, 2022, 47(3): 91-98. doi: 10.12265/j.gnss.2022050
引用本文: 刘旭林, 李荣昊, 蔡翔远, 陈晓桐, 魏江南, 李芹, 赵红颖. 基于遥感任务的凹多边形区域无人机航迹规划算法[J]. 全球定位系统, 2022, 47(3): 91-98. doi: 10.12265/j.gnss.2022050
LIU Xulin, LI Ronghao, CAI Xiangyuan, CHEN Xiaotong, WEI Jiangnan, LI Qin, ZHAO Hongying. UAV track planning algorithm in concave polygonal area based on remote sensing mission[J]. GNSS World of China, 2022, 47(3): 91-98. doi: 10.12265/j.gnss.2022050
Citation: LIU Xulin, LI Ronghao, CAI Xiangyuan, CHEN Xiaotong, WEI Jiangnan, LI Qin, ZHAO Hongying. UAV track planning algorithm in concave polygonal area based on remote sensing mission[J]. GNSS World of China, 2022, 47(3): 91-98. doi: 10.12265/j.gnss.2022050

基于遥感任务的凹多边形区域无人机航迹规划算法

doi: 10.12265/j.gnss.2022050
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFB0503003); 国家自然科学基金(42130104)
详细信息
    作者简介:

    刘旭林:(1997—),男,硕士,研究方向为遥感图像处理与应用、遥感图像实例分割

    李荣昊:(1997—),男,硕士,研究方向为遥感图像处理与应用、遥感图像拼接

    蔡翔远:(1999—),男,硕士,研究方向为遥感图像处理与应用、三维点云信息处理

    陈晓桐:(1995—),女,硕士,研究方向为遥感图像处理与应用、三维图像可视化

    魏江南:(2000—),男,研究方向为遥感图像处理与应用、无人机智能升降

    李芹:(1994—),女,硕士,研究方向为遥感图像处理与应用、无人机组网任务规划

    赵红颖:(1971—),女,副教授,研究方向为遥感图像处理与应用、无人机航空遥感技术

    通信作者:

    赵红颖 E-mail: zhaohy@pku.edu.cn

  • 中图分类号: P208;TP79

UAV track planning algorithm in concave polygonal area based on remote sensing mission

  • 摘要: 针对遥感观测的需求与特点,提出一种基于遥感任务的凹多边形区域无人机 (UAV) 航迹规划算法,旨在保证UAV不相撞与区域全覆盖的前提下,总耗时更短. 根据遥感影像获取的特点,采用统一主飞行方向,定点拍摄进行UAV航迹规划. 通过航线分割点求取、多边形划分、UAV分配、碎片多边形合并与UAV再分配以及航点信息求取五个步骤,得到在选定主飞行方向的情况下UAV航迹的优化. 通过选取凹多边形及其凸包的边所在的方向分别为主方向,得到全局最优解. 实验结果表明:该算法能合理分配UAV并进行航迹规划,比传统方法更为高效、适用性更强.

     

  • 图  1  基于遥感任务的凹多边形区域航迹规划技术路线

    图  2  三种凹多边形航迹规划思路

    图  3  多边形划分算法流程图

    图  4  多边形合并算法流程图

    图  8  不同方向航迹规划结果

    图  5  待观测区域一

    图  6  不同的航迹规划算法结果

    图  7  待观测区域二

    表  1  不同航迹规划算法的UAV耗时与总路程

    算法耗时/s总路程/km
    基于凸包的UAV航迹规划算法1 61668.7
    基于凹多边形分割的UAV航迹规划算法200059.0
    基于遥感任务的UAV航迹规划算法1 55258.4
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    表  2  不同方向航迹规划UAV耗时与总路程

    方向耗时/s总路程/km
    采用凸包最小宽度所在边的方向2 80069.0
    全局比较方向2 08051.3
    下载: 导出CSV

    表  3  各个方向航迹规划UAV耗时与总路程

    方向/(°)任务一任务二
    耗时/s总路程/km耗时/s总路程/km
    最优方向1 55658.42 08051.3
    01 55658.42 80069.0
    201 79262.22 59261.3
    401 59859.62 38453.3
    601 58458.82 33255.4
    801 66460.82 30453.6
    1001 63460.42 34852.8
    1201 72061.32 14651.4
    1401 74261.82 21851.7
    1601 85864.72 51262.4
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-29
  • 网络出版日期:  2022-06-09

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