一种无人机建筑物绕飞巡检航线规划方法技术领域
本发明属于无人机航线规划技术领域，具体地说涉及一种无人机建筑物绕飞巡检
航线规划方法。
背景技术
目前，无人机技术快速发展。无人机正在被应用在越来越多的领域。无人机定位技
术的成熟使得无人机自动飞行成为现实。
当下在很多领域，很多场景都要对无人机的航线进行规划，有关道路、海洋巡检路
线的规划算法已趋于成熟，但对于建筑物的绕飞巡检航线规划方面，尚无有效方法。
基于此，本发明提出一种无人机建筑物绕飞巡检航线规划方法，解决无人机在对
建筑物外表进行全面巡检的自动逐层绕飞的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无人机建筑物绕飞巡检航线规划方法，其包括以下的步骤：
（1）获取目标建筑物及无人机作业数据，记为建筑物长a米，宽b米，高C米；无人机作业
距离建筑物宽度为m米，作业高幅为n米；
（2）确定无人机的起飞点，以此起飞点作为原点建立坐标系；
（3）将无人机的航线拆分成若干绕飞平面，获取每个绕飞平面中无人机的拐点及爬升
点坐标；
（4）根据每个绕飞平面中无人机的拐点及爬升点坐标确定巡检航线。
进一步，步骤（2）中，具体方法如下：将立体坐标系，转化为两个平面直角坐标系；
第一直角坐标系以无人机的起飞点作为原点，平行于建筑物的长宽分别做x轴，y轴；第二直
角坐标系以无人机起飞点作为原点，平行于无人机爬升轴为Y轴，平行于建筑物长为X轴。
进一步，步骤（3）中，具体方法如下：
根据建筑物高度与无人机作业高幅确定绕飞平面，则无人机需要有c/n个飞行平面才
能绕飞覆盖建筑物，设第i个绕飞平面的第一拐点记为d1i，第二拐点记为d2i，第三拐点记
为d3i，爬升点坐标记为pi，则
d11(a+2m,m,n), d21(a+2m,b+2m,n), d31(0,b+2m,n),p1(0,0,n) i=1
d12(a+2m,m,2n), d22(a+2m,b+2m,2n), d32(0,b+2m,2n),p2(0,0,2n) i=2
d13(a+2m,m,3n), d23(a+2m,b+2m,3n), d33(0,b+2m,3n),p3(0,0,3n) i=3
……
d1i(a+2m,m,in),d2i(a+2m,b+2m,in),d3i(0,b+2m,in),pi(0,0,in) i=c/n。
本发明的有益效果是：
本发明解决了无人机自动绕飞建筑物的航线规划问题，本算法能够根据建筑物的外
形，高度，根据任意某个作业方向，规划出合适的作业航线，或者指定作业方向的情况下，给
出航线规划。能够有效提高无人机的工作效率，减少人为操作带来的误差和重复覆盖。能够
有效的降低无人机在绕飞建筑物进行巡检时的人工操作成本。
附图说明
图1是本发明第一直角坐标系示意图；
图2是本发明第二直角坐标系示意图；
图3是本发明无人机绕飞平面航线示意图；
图4是本发明无人机爬升示意图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对
本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在
没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明设计了一种无人机建筑物绕飞巡检航线规划方法，首行获取目标建筑物及无人
机作业数据，记为建筑物长a米，宽b米，高C米；无人机作业距离建筑物宽度为m米，作业高幅
为n米。由于无人机建筑物外表巡检绕飞作业是一种往复上升覆盖运动，每一条作业航线都
独立对应着一块高度为n(无人机巡检幅高)的子作业区域，因此可以通过划分子作业区域
来获取无人机的作业航线。无人机的飞行作业规律是绕建筑物平行飞行一周后爬升一定高
度之后继续平行飞行。根据此飞行规律，可以将飞行场景的立体坐标系，转化为两个平面直
角坐标系。第一个直角坐标系以无人机的起飞点作为原点，平行于建筑物的长宽分别做x
轴，y轴。
第二个直角坐标系逸无人机起飞点作为原点，平行于无人机爬升轴为Y轴，平行于
建筑物长为X轴。
无人机航线确定：本算法的无人机航线是平行绕飞建筑物一周后，爬升到一定高
度继续平行绕飞。所以本算法航线规划关键是拐点以及爬升点的确定。为了简明表达本算
法的核心想法，设建筑物为常见的长方体建筑，爬升点为无人机起飞点垂直向上轴与每个
飞行平面的焦点。在每个飞行平面中需要得出第一拐点d1，第二拐点d2，第三拐点d3以及爬
升点p坐标。从图1中我们可以第一飞行平面的拐点和爬升点的坐标。分别为d1(a+2m,m,n),
d2(a+2m,b+2m,n), d3(0,b+2m,n),p(0,0,n)。结合图2，根据建筑物高度与无人机作业高幅
确定绕飞平面，则无人机需要有c/n个飞行平面才能绕飞覆盖建筑物，设第i个绕飞平面的
第一拐点记为d1i，第二拐点记为d2i，第三拐点记为d3i，爬升点坐标记为pi，可以得出，
d11(a+2m,m,n), d21(a+2m,b+2m,n), d31(0,b+2m,n),p1(0,0,n) i=1
d12(a+2m,m,2n), d22(a+2m,b+2m,2n), d32(0,b+2m,2n),p2(0,0,2n) i=2
d13(a+2m,m,3n), d23(a+2m,b+2m,3n), d33(0,b+2m,3n),p3(0,0,3n) i=3
……
d1i(a+2m,m,in),d2i(a+2m,b+2m,in),d3i(0,b+2m,in),pi(0,0,in) i=c/n。
图3显示了本发明无人机绕飞平面航线示意图；图4显示了本发明无人机爬升示意
图。从图3、图4可以看出，可以根据每个绕飞平面中无人机的拐点及爬升点坐标确定巡检航
线。
实施例1：
确定了上述方法之后，选取青岛国际创新园B座为绕飞目标楼，采用大疆多轴无人机为
绕飞试验无人机作仿直试验。仿真试验步骤为测量目标楼的长宽高，依据无人机的技术参
数得出无人机作业的幅宽。
根据上述算法得出此楼需要无人机绕飞的平面数。定好无人机的起飞点。依据算
法得出各绕飞平面拐点、爬升点的坐标，再转化为GPS数据，导入到大疆无人机的控制台之
中，设置爬升的高度，即可进行算法的仿真绕飞。
本发明解决了无人机自动绕飞建筑物的航线规划问题，本算法能够根据建筑物的
外形，高度，根据任意某个作业方向，规划出合适的作业航线，或者指定作业方向的情况下，
给出航线规划。能够有效提高无人机的工作效率，减少人为操作带来的误差和重复覆盖。能
够有效的降低无人机在绕飞建筑物进行巡检时的人工操作成本。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施方式而已，当不
能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范
围内。