一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统的利记博彩app

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统。

背景技术：

路径规划属于无人机运行中最核心的需求。现有无人机路径规划往往采用人工手动方式，在视距范围内采取人工目视手动控制方法，在视距范围外(5km范围内)采取无线图像传输进行人工远程操控。因此现有无人机的飞行范围受限于图像传输设备的功率，通常在5千米范围以内，无法进行更远距离的自主飞行。

同时无人机与地面行人、车辆不同，具有无视低矮障碍物的飞行特性，现有的路径规划往往基于已有的地面路网数据，存在路径集合存储消耗过大、搜索时间消耗过长、规划结果不适合无人机等缺点。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明提供了一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统，能够进行远距离、适合无人机飞行特性的路径规划，降低了无人机路径搜索的时间开销，同时扩大了无人机的控制范围。

一种基于Voronoi图法和GPRS通信的无人机远程路径规划系统，包括位于地面的上位机以及安装于无人机上的GPRS远程通信模块；所述的GPRS远程通信模块用于接收地面上位机发送的导航路径信息，同时将无人机飞控模块提供的当前位置信息发送给上位机；所述的上位机包括：

网络接收模块，用于连接公网且与无人机上的GPRS远程通信模块进行网络通信；

上位机处理模块，其采用Voronoi图法对无人机当前位置、目的地位置以及所有障碍点的坐标信息进行路径化运算，进而通过网络接收模块将运算得到导航路径信息发送给无人机。

所述飞控模块通过GPRS远程通信模块获取导航路径信息用以控制飞行器的航向以及飞行状态。

所述GPRS远程通信模块与上位机的连接建立过程如下：

步骤1：上位机利用网络接收模块连接公网，打开设定端口，等待连接请求；

步骤2：GPRS远程通信模块向上位机发起连接请求；

步骤3：上位机网络接收模块对步骤2中的连接请求进行鉴权和判定；

步骤4：若步骤3鉴权通过，则上位机网络接收模块建立与GPRS远程通信模块的连接并在整个飞行过程中保持连接，以便进行后续数据收发；若步骤3鉴权未通过则返回执行步骤1。

所述上位机处理模块进行路径化运算的具体过程如下：

(1)通过网络接收模块远程获取无人机当前位置坐标点，结合设置的目的地位置坐标点以及所有障碍点，将这些点均存储为独立的离散点；

(2)划定包含上述所有离散点的最小方形地图区域；

(3)在所述最小方形地图区域内，采用Voronoi图法对所有离散点进行路径化运算，计算出该地图区域内所有的可行路径；

(4)采用广度优先搜索算法对所有可行路径进行路径搜索，确定从当前位置至目的地位置的最优路径；

(5)对所述最优路径进行离散点化，提取最优路径上各离散点的坐标信息，进而将这些离散点的坐标信息通过网络接收模块远程发送给无人机。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明扩展了现有无人机的控制范围。通过在无人机上安装GPRS通信模块，使无人机能够通过移动通信网络与上位机处理模块进行远程通信。

(2)本发明提高了路径规划结果对无人机飞行的适用性，通过采用Voronoi图法对离散坐标点进行可行路径计算的方式，降低了后续路径搜索算法的搜索空间和存储空间，提高了搜索效率。

附图说明

图1为本发明无人机远程路径规划系统的结构示意图。

图2为本发明无线通信建立的流程示意图。

图3为本发明路径规划的流程示意图。

图4为本发明对坐标点进行Voronoi图法处理后的路径关系图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明无人机远程路径规划系统包括位于地面的上位机以及安装于无人机上的GPRS远程通信模块；GPRS远程通信模块用于接收地面上位机发送的导航路径信息，同时将无人机飞控模块提供的当前位置信息发送给上位机，飞控模块通过GPRS远程通信模块获取导航路径信息用以控制飞行器的航向以及飞行状态；上位机包括网络接收模块和上位机处理模块，网络接收模块用于连接公网且与无人机上的GPRS远程通信模块进行网络通信；上位机处理模块采用Voronoi图法对无人机当前位置、目的地位置以及所有障碍点的坐标信息进行路径化运算，进而通过网络接收模块将运算得到导航路径信息发送给无人机。

如图2所示，本实施方式中上位机处理模块与安装在无人机是的GPRS远程通信模块建立连接的工作过程为：

步骤1：上位机处理模块上电启动，模块自检，确认连接到公网；

步骤2：上位机处理模块打开指定网络端口，等待来自飞行器上GPRS通信模块的连接请求；

步骤3：上位机处理模块对步骤2中的连接请求进行鉴权和判定，交换验证信息；

步骤4：若步骤3中验证通过，进入下一步骤；若鉴权未通过则继续步骤1；

步骤5：上位机处理模块与无人机上的GPRS通信模块建立网络连接并保持；

步骤6：上位机处理模块与GPRS通信模块进行数据的收发操作；

步骤7：若飞行器端主动断开连接，上位机端处理模块回到步骤2；

步骤8：工作结束，上位机处理模块主动断开连接。

如图3所示，本实施方式中上位机处理模块采用Voronoi图法对获取的坐标信息进行路径提取，采用广度优先搜索方法对提取的路径信息进行搜索，其工作过程为：

步骤1)：上位机处理模块接收来自远程通信模块的坐标点信息(飞行器自身坐标)；

步骤2)：上位机处理模块获取障碍点和终点坐标信息；

步骤3)：划定包括上述所有离散点的最小方形地理区域；

步骤4)：在步骤3)地理区域上，基于Voronoi图法对步骤1)和步骤2)获取的所有离散点进行模型化运算，建立在步骤3)地理区域范围内的Voronoi邻接关系网；

步骤5)：提取步骤4)Voronoi邻接关系网中的路径信息，获得可行路径网络；

步骤6)：在可行路径网络中采用广度优先搜索策略搜索从起点到终点坐标的最优路径；

步骤7)：提取最优路径中的关键点坐标，将路径存储为离散点格式，发送至远程通信模块。

图4为本实施方式对坐标点进行Voronoi图方法处理后的路径关系图，其中白色圆点为手动设置的障碍点，黑色实线为经过Voronoi图方法计算后的邻接关系网。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。