Прокладка траектории полета БПЛА

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск

Аэрофотосъемка является давно известным способом быстрого создания карт, однако ранее для фотографирования использовались пилотируемые самолеты, что значительно увеличивало стоимость и время проведения работ. С приходом на массовый рынок мини БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) создание ортофотопланов стало значительно доступнее. Процесс проведения работ по аэрофотосъемке делится на несколько ключевых этапов:

  • создание полетного задания
  • полет
  • обработка полученных материалов с применением специального ПО

Основные работы в разработке комплекса БПЛА связаны с упрощением его использования неквалифицированным персоналом, и сведения количества операций, которые должен совершить оператор к минимуму. В данной задаче было необходимо автоматизировать процесс планирования полетного задания. Обычно эти обязанности берет на себя оператор, задавая точки GPS через которые полетит самолет. Вот так выглядит простейший маршрут.

Screen Shot 2012-05-26 at 5.57.14 PM.png

Оператор должен задать высоту полета, шаг полетных линий (далее ЛЗП-линия заданного пути вдоль которой ведется съемка), и при этом не гарантировано получение снимков требуемого разрешения и с требуемым перекрытием. Это первая проблема, вторая - существование минимального радиуса поворота у самолета, тоесть при переходе с ЛЗП на ЛЗП возможно получение снимков в неправильных координатах.


Screen Shot 2012-05-26 at 5.57.14 PM 1.png

На иллюстрации явно видно, что реальная траектория полета расходится с запланированной и как слдествие фотографирование происходит вне требуемых координат, что может пагубно повлиять на качество ортофотоплана, вплоть до появления неотснятых областей на карте.


Разобьем решение на два этапа:

  • прокладка ЛЗП для получения снимков с необходим разрешением и перекрытием
  • построение переходов от ЛЗП к ЛЗП с целью избежания маневров при проведения съемки.


Построение переходов[править]

Построение переходов основано на теореме Дубинса, которая говорит о том что для тела с заданным минимальным радиусом поворота переход из одного положения на плоскости в другое можно построить оптимальным образом максимум из трех сегментов - левого поворота(L),прямой(S) и правого поворота(R) в определенном порядке.

Алгоритм был реализован в среде Matlab. Строятся переходы типа RSL, RSR, LSL, LSR, затем выбирается кратчайший путь. Синим обозначены все переходы, красный - оптимальный путь.

Screen Shot 2012-05-26 at 6.18.06 PM.png

Прокладка ЛЗП[править]

Пиши Антон) Можно рассказать что задется только разрешение и полигон, а дальше все на автомате + формулки по расчету шага.

Источники[править]

Алгоритм Дубинса