烟囱内无人机导航路径规划方法及装置、处理器和存储器与流程

1.本技术涉及到无人机领域，具体而言，涉及一种烟囱内无人机导航路径规划方法及装置、处理器和存储器。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机(uav)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。
3.目前，无人机是在空旷的地方飞行，这样可以得到定位信号，从而很容易导航，但是，烟囱是一种半封闭的建筑物，不容易得到定位信号，因此，靠gps信号将无法做到导航。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种烟囱内无人机导航路径规划方法及装置、处理器和存储器，以至少解决现有技术中无人机在烟囱内靠gps信号将无法做到导航的问题。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种烟囱内无人机导航路径规划方法，包括：获取所述烟囱的内部结构，并将所述内部结构使用三维坐标系进行显示；获取所述内部结构中的通路，并根据所述通路进行路径规划，得到在所述三维坐标系下的第一路径，其中，所述第一路径的起点在所述烟囱的入口；获取无人机起飞点在所述三维坐标体系下的坐标，规划所述无人机从所述起飞点到所述第一路径的起点的第二路径，其中，所述起飞点在所述烟囱的外部；将所述第一路径和所述第二路径合并得到在所述三维坐标体系下的第三路径；根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向；将所述相对距离和方向输入到所述无人机中。
6.进一步地，获取所述烟囱的内部结构包括：通过雷达对所述烟囱进行扫描得到所述烟囱的内部结构。
7.进一步地，根据所述通路进行所述路径规划包括：在所述内部结构中标识出至少一个待检测点；将所述入口和至少一个所述待检测点进行在所述通路上的连接；将所述连接得到的路线和该路线的反向路线结合作为所述第一路径。
8.进一步地，将所述连接得到的路线和该路线的反向路线结合作为所述第一路径包括：在连接得到的路线包括多条的情况下，从所述多条中选择距离最短的路线和该最短路径的反向路线的结合作为所述第一路径。
9.根据本技术的另一个方面，提供了一种烟囱内无人机导航路径规划装置，包括：
10.获取模块，用于获取所述烟囱的内部结构，并将所述内部结构使用三维坐标系进行显示；
11.第一规划模块，用于获取所述内部结构中的通路，并根据所述通路进行路径规划，得到在所述三维坐标系下的第一路径，其中，所述第一路径的起点在所述烟囱的入口；
12.第二规划模块，用于获取无人机起飞点在所述三维坐标体系下的坐标，规划所述无人机从所述起飞点到所述第一路径的起点的第二路径，其中，所述起飞点在所述烟囱的外部；
13.合并模块，用于将所述第一路径和所述第二路径合并得到在所述三维坐标体系下的第三路径；
14.转换模块，用于根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向；
15.输入模块，用于将所述相对距离和方向输入到所述无人机中。
16.进一步地，所述获取模块用于：通过雷达对所述烟囱进行扫描得到所述烟囱的内部结构。
17.进一步地，所述第一规划模块用于：在所述内部结构中标识出至少一个待检测点；将所述入口和至少一个所述待检测点进行在所述通路上的连接；将所述连接得到的路线和该路线的反向路线结合作为所述第一路径。
18.进一步地，所述第一规划模块用于：在连接得到的路线包括多条的情况下，从所述多条中选择距离最短的路线和该最短路径的反向路线的结合作为所述第一路径。
19.根据本技术的再一个方面，提供了一种处理器，用于执行软件，所述软件用于执行所述的烟囱内无人机导航路径规划方法。
20.根据本技术的又一个方面，提供了一种存储器，用于存储软件，所述软件用于执行所述的烟囱内无人机导航路径规划方法。
21.在本技术实施例中，采用了获取所述烟囱的内部结构，并将所述内部结构使用三维坐标系进行显示；获取所述内部结构中的通路，并根据所述通路进行路径规划，得到在所述三维坐标系下的第一路径，其中，所述第一路径的起点在所述烟囱的入口；获取无人机起飞点在所述三维坐标体系下的坐标，规划所述无人机从所述起飞点到所述第一路径的起点的第二路径，其中，所述起飞点在所述烟囱的外部；将所述第一路径和所述第二路径合并得到在所述三维坐标体系下的第三路径；根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向；将所述相对距离和方向输入到所述无人机中。通过本技术解决了现有技术中无人机在烟囱内靠gps信号将无法做到导航的问题，从而扩大了无人机的使用范围。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
23.图1是根据本技术实施例的烟囱内无人机导航路径规划方法的流程图。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
25.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不
同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
26.在本实施例中提供了一种烟囱内无人机导航路径规划方法，图1是根据本技术实施例的烟囱内无人机导航路径规划方法的流程图，如图1所示，该方法的流程包括以下步骤：
27.步骤s102，获取所述烟囱的内部结构，并将所述内部结构使用三维坐标系进行显示；
28.步骤s104，获取所述内部结构中的通路，并根据所述通路进行路径规划，得到在所述三维坐标系下的第一路径，其中，所述第一路径的起点在所述烟囱的入口；所述通路为没有障碍物的空间；
29.步骤s106，获取无人机起飞点在所述三维坐标体系下的坐标，规划所述无人机从所述起飞点到所述第一路径的起点的第二路径，其中，所述起飞点在所述烟囱的外部；
30.步骤s108，将所述第一路径和所述第二路径合并得到在所述三维坐标体系下的第三路径；
31.步骤s110，根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向；
32.作为一个可选的实施方式，相对距离和方向为所述第三路径中的每一段路径的相对距离和方向，将所述第三路径根据划分为多个不同方向的直线路径，每一段直线路径的连接点为无人机的转弯点，每一段的飞行方向的改变都在转弯点进行，每一段直连路径的相对方向均是相对于起飞点和所述第一路径的起点之间连线的方向。通过这样的处理可以将无人机每个阶段的飞行距离和方向拆解出来，输入到无人机中。
33.步骤s112，将所述相对距离和方向输入到所述无人机中。
34.在上述步骤中，利用提前扫描得到的烟囱的内部结构使用三维坐标系路径规划，然后根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向，将所述相对距离和方向输入到所述无人机中，并且该规划的路径是从无人机起飞点就开始的，这样将无人机放在起飞点，就可以让无人机根据相对于距离和方向进行飞行。因此，通过上述步骤解决了现有技术中无人机在烟囱内靠gps信号将无法做到导航的问题，从而扩大了无人机的使用范围。
35.在将相对距离和方向输入的所述无人机后，将所述无人机放置在空旷位置进行起飞，该起飞按照输入的相对距离和方向进行飞行，在地面设置摄像装置，对所述无人机的飞行进行录制，在录制结束之后，根据录制的视频以及所述无人机内部记录的飞行数据生成该无人机此次飞行的轨迹图，将所述轨迹图与所述第三路径进行匹配，如果匹配成功则路径规划成功，确定输入到所述无人机内的相对距离和方向为正确的，并根据该相对距离和方向在烟囱中放飞该无人机。
36.如果匹配失败，则重新上述步骤s102至步骤s112重新进行第三路径的规划，或者，手工对所述第三路径对应的距离和方向进行调整。
37.在步骤s102中，获取所述烟囱的内部结构的方式有很多种，例如可以通过雷达对所述烟囱进行扫描得到所述烟囱的内部结构。例如：
38.在本实施例中提供了一种基于雷达信号处理的建筑物内部结构探测方法，步骤包括：s1.在待测建筑物外侧固定布置雷达系统，所述雷达系统采用多发多收天线阵列构造等
效阵列以形成等效孔径，通过布置的所述雷达系统对目标区域进行检测，获取目标区域的多通道回波信号；s2.将所述步骤s1获取的所有通道回波域信号转换为图像域数据；s3.将所述步骤s2得到的图像域数据变换为特征二值图，反演得到建筑物内部结构。可选地，所述步骤s2中将所有通道回波域信号采用后向投影bp算法进行相干叠加处理，转换得到图像域数据。可选地，所述采用后向投影bp算法进行相干叠加处理的步骤包括：s21.将成像区域划分为m
×
n个像素点；s22.计算每一个像素点与所有收发天线组合之间的双程时延；s23.根据计算得到的所述双程时延计算每一个像素点的相位补偿；s24.根据所述相位补偿计算所述等效孔径中各个孔径域数据，将各个所述孔径域数据累加后得到计算相干叠加结果，并作为转换得到的所述图像域数据。
39.在通过雷达进行结构的探测之后，并不将雷达收回，在无人机根据输入的相对方向和距离飞行的时候，使用雷达进行扫描和监控，接收雷达实时传回的手势无人机的飞行路线，并将所述飞行路线转换成所述三维坐标系的坐标进行显示，该显示是将飞行路线重叠在所述第三路径上，以确认所述无人机的飞行是否正常。
40.在所述飞行路线偏离所述第三路径超过阈值的情况下，向所述无人机发送控制信号，其中，所述控制信号用于指示所述无人机返回。
41.为了能够使无人机的飞机更安全，可选地，在步骤s102中，获取所述烟囱的内部结构包括但不限于以下至少之一：烟囱自身的建筑结构、所述烟囱内可能存在的危险的地点、是否有障碍物等。然后，对所述烟囱内可能存在的危险的地点、是否有障碍物等进行标识并记录，会对可能存在的危险的地点及障碍物等特殊地点进行特殊显示；以便后续无人机在此类特殊地点注意减速飞行、提高安全性。
42.为了能够根据烟囱内的实时情况来规划导航路径，可选地，多次重复执行步骤s102中的获取所述烟囱的内部结构，判断本次获取的所述烟囱的内部结构与之前获取的所述烟囱的内部结构是否相同，如果判断结果为否，将本次获取的所述内部结构使用三维坐标系进行显示，然后重复执行步骤s104
‑
步骤s112；如果判断结果为是，则不重复执行后续步骤。
43.作为一个优选的实施方式，在步骤s104中，根据所述通路进行所述路径规划包括：在所述内部结构中标识出至少一个待检测点；将所述入口和至少一个所述待检测点进行在所述通路上的连接；将所述连接得到的路线和该路线的反向路线结合作为所述第一路径。
44.对于待检测点的设置，可以根据烟囱的实际情况灵活设置，可选地，可以通过但不限于以下方式之一进行设置：
45.方式一：每隔预定距离设置一个待检测点，例如，每隔一米设置一个待检测点；
46.方式二：对于直线型的烟囱，将烟囱的长度分为预定段，计算平均每段的距离，然后将每隔所述距离设置一个待检测点；
47.方式三：对于涉及角度变化的烟囱，在每个有角度变化的点设置一个待检测点。
48.为了使无人机能够获取最短的导航路径，将所述连接得到的路线和该路线的反向路线结合作为所述第一路径包括：在连接得到的路线包括多条的情况下，从所述多条中选择距离最短的路线和该最短路径的反向路线的结合作为所述第一路径。
49.在本实施例中提供了一种烟囱内无人机导航路径规划装置，包括：
50.获取模块，用于获取所述烟囱的内部结构，并将所述内部结构使用三维坐标系进
行显示；
51.第一规划模块，用于获取所述内部结构中的通路，并根据所述通路进行路径规划，得到在所述三维坐标系下的第一路径，其中，所述第一路径的起点在所述烟囱的入口；
52.第二规划模块，用于获取无人机起飞点在所述三维坐标体系下的坐标，规划所述无人机从所述起飞点到所述第一路径的起点的第二路径，其中，所述起飞点在所述烟囱的外部；
53.合并模块，用于将所述第一路径和所述第二路径合并得到在所述三维坐标体系下的第三路径；
54.转换模块，用于根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向；
55.输入模块，用于将所述相对距离和方向输入到所述无人机中。
56.通过本实施例，采用获取模块将获取的烟囱的内部结构使用三维坐标系进行显示，第一规划模块根据所述内部结构中的通路进行路径规划，得到在所述三维坐标系下的第一路径，第二规划模块获取无人机起飞点在所述三维坐标体系下的坐标，规划所述无人机从所述起飞点到所述第一路径的起点的第二路径，合并模块将所述第一路径和所述第二路径合并得到在所述三维坐标体系下的第三路径,然后转换模块根据所述三维坐标体系将第三路径转换为从所述起飞点出发的相对于所述起飞点的相对距离和方向，输入模块将所述相对距离和方向输入到所述无人机中。解决了现有技术中无人机在烟囱内靠gps信号将无法做到导航的问题，从而扩大了无人机的使用范围。
57.优选地，所述获取模块用于：通过雷达对所述烟囱进行扫描得到所述烟囱的内部结构。
58.为了能够使无人机的飞机更安全，可选地，所述获取模获取所述烟囱的内部结构包括但不限于以下至少之一：烟囱自身的建筑结构、所述烟囱内可能存在的危险的地点、是否有障碍物等。然后，对所述烟囱内可能存在的危险的地点、是否有障碍物等进行标识并记录，会对可能存在的危险的地点及障碍物等特殊地点进行特殊显示；以便后续无人机在此类特殊地点注意减速飞行、提高安全性。
59.为了能够根据烟囱内的实时情况来规划导航路径，可选地，所述获取模块多次重复获取所述烟囱的内部结构，并判断本次获取的所述烟囱的内部结构与之前获取的所述烟囱的内部结构是否相同，如果判断结果为否，将本次获取的所述内部结构使用三维坐标系进行显示，然后所述第一规划模块、所述第二规划模块、所述合并模块、所述转换模块、所述输入模块重复执行其操作；如果判断结果为是，则所述第一规划模块、所述第二规划模块、所述合并模块、所述转换模块、所述输入模块不重复执行其操作。
60.作为一个优选的实施方式，所述第一规划模块用于：在所述内部结构中标识出至少一个待检测点；将所述入口和至少一个所述待检测点进行在所述通路上的连接；将所述连接得到的路线和该路线的反向路线结合作为所述第一路径。
61.所述第一规划模块还用于设置所述待检测点，其可以根据烟囱的实际情况灵活设置，可选地，可以通过但不限于以下方式之一进行设置：
62.方式一：每隔预定距离设置一个待检测点，例如，每隔一米设置一个待检测点；
63.方式二：对于直线型的烟囱，将烟囱的长度分为预定段，计算平均每段的距离，然
后将每隔所述距离设置一个待检测点；
64.方式三：对于涉及角度变化的烟囱，在每个有角度变化的点设置一个待检测点。
65.为了使无人机能够获取最短的导航路径，所述第一规划模块用于：在连接得到的路线包括多条的情况下，从所述多条中选择距离最短的路线和该最短路径的反向路线的结合作为所述第一路径。
66.根据本技术的再一个方面，提供了一种处理器，用于执行软件，所述软件用于执行所述的烟囱内无人机导航路径规划方法。
67.根据本技术的又一个方面，提供了一种存储器，用于存储软件，所述软件用于执行所述的烟囱内无人机导航路径规划方法。
68.需要说明的是，上述软件执行的烟囱内无人机导航路径规划方法与前面介绍的烟囱内无人机导航路径规划方法相同，在此不再赘述。
69.在本实施例中，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行以上实施例中的方法。
70.这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤，对应与不同的步骤可以通过不同的模块来实现。
71.上述程序可以运行在处理器中，或者也可以存储在存储器中(或称为计算机可读介质)，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
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rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
72.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。