1.本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人飞行器航点跳转规划方法、系统、设备及介质。
背景技术：2.无人飞行器，简称无人机(unmanned aerial vehicle，简称uav)，是一种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机。无人机用途广泛，被应用于农业植保、测绘、军事国防、抢险救灾以及视频拍摄等行业。
3.相关技术中，无人机在执行航线任务时，接收到来自地面控制站发送的航点跳转指令后直接将目标航点切换为需跳转的航点，航点切换后，无人机中的飞行控制器按照直线航点将无人机导引至跳转航点。然而，采用这种方式进行航点跳转使得飞行航迹容易超调，势必造成无人机转弯角度过大，同时，在转弯过程中由于未对转弯航迹进行规划，也会降低无人飞行器转弯性能。
技术实现要素：4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无人飞行器航点跳转规划方法、系统、设备及介质，用于解决现有技术中对无人机航点跳转时，由于未规划跳转航线导致转弯角度大与转弯性能不佳的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无人飞行器航点跳转规划方法，所述方法包括：
6.获取无人飞行器航点跳转的指令与跳转的目标航点，其中，由所述无人飞行器接收所述指令的当前位置确定跳转的起始航点；
7.根据所述无人飞行器跳转的所述起始航点、所述目标航点以及所述目标航点的类型规划跳转航线，所述跳转航线包括配置于所述起始航点与所述目标航点进行跳转所需的圆弧航点与直线航点。
8.于本发明的一实施例中，还包括：
9.若所述目标航点的类型为直线型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、相切于所述目标航点并切入的第二圆弧航点，以及分别相切于所述第一圆弧航点和第二圆弧航点的直线航点构成；或，
10.若所述目标航点的类型为圆弧型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、分别相切于所述第一圆弧航点和所述圆弧型航点的直线航点构成。
11.于本发明的一实施例中，还包括：
12.利用所述目标航点相对于所述无人飞行器在起始航点的飞行方向确定所述第一圆弧航点的转弯方向，根据所述第一圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置；
13.利用所述起始航点相对于所述无人飞行器在目标航点的飞行方向确定所述第二
圆弧航点的转弯方向，根据所述第二圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置。
14.于本发明的一实施例中，还包括：
15.获取所述起始航点相对于所述目标航点的第一方位角；
16.获取所述目标航点的下一目标航点相对于所述目标航点的第二方位角；
17.根据所述第二方位角与第一方位角之间差值确定所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向；
18.根据所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向为顺时针或逆时针，确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置相对于所述目标航点的第三方位角；
19.根据所述目标航点的经纬度、转弯半径、所述目标航点的转弯方向以及所述第三方位角确定第二圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
20.于本发明的一实施例中，还包括：
21.获取所述起始航点与所述目标航点在第二圆弧航点的圆心位置之间连线矢量的第四方位角；
22.根据所述第四方位角与所述第一方位角之间的差值确定起始航点相对于飞行速度方向的转弯角度；
23.根据所述起始航点的转弯角度的正负值确定所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向；
24.根据所述起始航点的转弯角度、所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向以及所述第一方位角确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角；
25.根据所述起始航点的转弯半径与第五方位角确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
26.于本发明的一实施例中，还包括：
27.获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的第六方位角；
28.获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的距离值；
29.判断所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向是否相同，根据判断结果确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。
30.于本发明的一实施例中，还包括：
31.若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向相同，则所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角相等；
32.若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向不同且相交，则重新确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角，并根据更新的所述第五方位角重新确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度，直至重新确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。
33.于本发明的一实施例中，还包括：根据所述起始航点所在第一圆弧航点对应的圆心位置与所述所述目标航点所在第二圆弧航点对应的圆心位置确定直线航点。
34.于本发明的一实施例中，还包括：所述第一圆弧航点与所述第二圆弧航点分别包括目标点经纬度、目标点高度、切出点参数、盘旋方向、盘旋半径、盘旋时间、盘旋圈数与盘旋类型，所述切出点参数包括切出点方位角或切出点经纬度。
35.本发明还提供一种无人飞行器航点跳转规划控制设备，所述控制设备包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现：
36.获取模块，用于获取无人飞行器航点跳转的指令与跳转的目标航点，其中，由所述无人飞行器接收所述指令的当前位置确定跳转的起始航点；
37.航点跳转规划模块，用于根据所述无人飞行器跳转的所述起始航点、所述目标航点以及所述目标航点的类型规划跳转航线，所述跳转航线包括配置于所述起始航点与所述目标航点进行跳转所需的圆弧航点与直线航点。
38.本发明还提供一种无人飞行器航点跳转规划系统，所述系统包括控制设备以及至少一飞行器，所述控制设备包括存储器和处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述实施例中任一项所述的方法。
39.本发明还提供一种无人飞行器航点跳转规划控制设备，所述控制设备包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述实施例中任一项所述的方法。
40.本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述实施例中任一项所述的方法。
41.如上所述，本发明提供一种无人飞行器航点跳转规划方法、系统、设备及介质，该方法通过获取跳转的起始航点与跳转的目标航点，无论跳转的目标航点是直线航点或圆弧航点，通过在起始航点与目标航点配置圆弧航点与直线航点规划跳转航线，利用跳转航线实现平滑转弯，转弯坡度小，转弯轨迹也不易产生超调，同时，确保了无人飞行器在转弯时可发挥最大性能，也能缩短了转弯时间，另外，将跳转航线实时同步至地面终端，方便用户通过地面终端提前观察预期航点跳转轨迹，提高了用户体验。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明于一实施例中的无人飞行器航点跳转规划方法流程示意图；
44.图2为本发明于一实施例中的确定第二圆弧航点对应圆心位置流程图；
45.图3为本发明于一实施例中第一圆弧航点的切出点方位角与第二圆弧航点的切入点方位角确定图；
46.图4为本发明于一实施例中的无人飞行器远距离航点切换轨迹示意图；
47.图5为本发明于一实施例中的无人飞行器近距离航点切换轨迹示意图；
48.图6为本发明于一实施例中的无人飞行器航点跳转规划控制设备结构框图。
具体实施方式
49.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
51.实施例一
52.针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种无人飞行器航点跳转规划方法，该方法通过获取跳转的起始航点与跳转的目标航点，无论跳转的目标航点是直线航点或圆弧航点，通过在起始航点与目标航点配置圆弧航点与直线航点规划跳转航线，利用跳转航线实现平滑转弯，转弯坡度小，转弯轨迹也不易产生超调，同时，确保了无人飞行器在转弯时可发挥最大性能，也缩短了转弯时间。
53.请参阅图1，为本发明提供一种无人飞行器航点跳转规划方法流程图，该方法包括：
54.步骤s101，获取无人飞行器航点跳转的指令与跳转的目标航点，其中，由所述无人飞行器接收所述指令的当前位置确定跳转的起始航点；
55.其中，无人飞行器包括但不限于无人机，该无人机包括旋翼型无人机，例如四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机，也可以是固定翼无人机，还可以是旋翼型与固定翼无人机的组合，在此不作限定。
56.在相关技术中，无人机可以包括动力系统、飞控系统和机架。无人机可以与控制终端进行无线通信，该控制终端可以获取并显示无人机的飞行信息等。该控制终端可以通过无线方式与无人机进行通信，用于对无人机进行远程操纵，以及制定飞行航线发送给无人机，以使无人机按照该飞行航线飞行。
57.其中，机架包括机身和脚架(也称为起落架)，机身可以包括机身本体以及与机身本体连接的一个或多个机臂，一个或多个机臂呈辐射状从中心架延伸出。脚架与机身连接，用于在无人机着陆时起支撑作用。
58.动力系统可以包括一个或多个电子调速器(简称为电调)、一个或多个螺旋桨以及与一个或多个螺旋桨相对应的一个或多个电机，其中，电机连接在电子调速器与螺旋桨之间，电机和螺旋桨设置在无人机的机臂上；电子调速器用于接收飞控系统产生的驱动信号，并根据驱动信号提供驱动电流给电机，以控制电机的转速。电机用于驱动螺旋桨旋转，从而为无人机的飞行提供动力，该动力使得无人机能够实现一个或多个自由度的运动。
59.在某些实施例中，无人机可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如，上述旋转轴可以包括横滚轴、偏航轴和俯仰轴。应理解，电机可以是直流电机，也可以交流电机。另外，电机可以是无刷电机，也可以是有刷电机。
60.飞控系统可以包括飞行控制器和传感系统。传感系统用于测量无人飞行器的姿态
信息，即无人机在空间的位置信息和状态信息，例如，三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感系统例如可以包括陀螺仪、超声传感器、电子罗盘、惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如，全球导航卫星系统可以是全球定位系统(global positioningsystem，gps)。
61.需要说明的是，无人飞行器根据当前飞行的位置信息，即，航点坐标，可通过gps(全球定位系统)或者rtk(载波相位差分技术)等定位测量方法测量获得航点的位置坐标，而无人飞行器接收跳转指令的当前位置确定跳转的起始航点，跳转的目标航点是当前飞行轨迹中任一坐标点。
62.例如，无人飞行器的当前飞行轨迹还可以通过获取外部导入的诸如kml(属于地标性文件)、kmz(为压缩的kml文件)或shp(esri shapefile)等格式的地图信息，所述地图信息包括线状地物(比如获取河岸巡检过程中的河岸线)，根据所述线状地物生成所述航线数据，具体的，飞行轨迹包括线状地物对应的起始航点坐标、结束航点坐标以及线状地物上各个其他航点的位置坐标和排列顺序，通过飞行轨迹确定跳转的起始航点与跳转的目标航点。
63.步骤s102，根据所述无人飞行器跳转的所述起始航点、所述目标航点以及所述目标航点的类型规划跳转航线，所述跳转航线包括配置于所述起始航点与所述目标航点进行跳转所需的圆弧航点与直线航点。
64.需要说明的是，根据所述目标航点的类型为直线型航点或圆弧型航点，例如，无论起始航点的类型为直线型航点或圆弧型航点，只要目标航点的类型为直线型航点，如，航点a为起始航点，航点b为目标航点，圆弧航点a到直线航点b，或，直线航点a到直线航点b，则跳转航线由两个圆弧航点与一个直线航点构成。
65.具体地，若所述目标航点的类型为直线型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、相切于所述目标航点并切入的第二圆弧航点，以及分别相切于所述第一圆弧航点和第二圆弧航点的直线航点构成。
66.例如，无论起始航点的类型为直线型航点或圆弧型航点，只要目标航点的类型为圆弧型航点，如，航点a为起始航点，航点b为目标航点，圆弧航点a到圆弧航点b，或，直线航点a到圆弧航点b，则跳转航线由一个圆弧航点与一个直线航点构成。
67.具体地，若所述目标航点的类型为圆弧型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、分别相切于所述第一圆弧航点和所述圆弧型航点的直线航点构成。
68.通过上述方式，无论跳转的目标航点是直线航点或圆弧航点，通过在起始航点与目标航点配置圆弧航点与直线航点规划跳转航线，利用跳转航线实现平滑转弯，转弯坡度小，转弯轨迹也不易产生超调，同时，也确保了无人飞行器转弯的最大性能，也缩短了转弯时间。
69.在另一些实施例中，需要说明的是，所述圆弧航点包括目标点经纬度、目标高度、切出点参数、盘旋方向、盘旋半径、盘旋时间、盘旋圈数与盘旋类型，所述切出点参数包括切出点方位角或切出点经纬度，即，切出点相对圆心方位角或切出点经纬度坐标。
70.例如，盘旋方向为顺时针旋转与逆时针旋转，所述盘旋类型包括普通转弯、按高度
盘旋、按时间盘旋、按圈数盘旋。
71.在上述实施例基础上，所述圆弧航点还可包括高度类型，该高度类型分为绝对高度与相对高度，通过该高度类型准确确定目标高度。
72.根据当前圆弧航点的转弯半径、转弯方向与下一航点的航点类型确定切出点参数(切出点方位角或切出点经纬度)，基于所述圆弧航点转弯方向、转弯半径参数按照规划的所述圆弧航点进行转弯或盘旋,基于所述圆弧航点切出点参数平滑切出圆弧航点，即，平滑退出转弯或盘旋动作。
73.示例性，利用控制设备执行本发明实施例提供的一种航点跳转规划方法，得到跳转航线，并将得到的跳转航线发送给无人飞行器，以使得无人飞行器能够按照规划的跳转航线执行跳转任务，无人机执行跳转任务时按规划的跳转航线飞行，用户通过地面终端显示设备提前观察预期转弯轨迹，提高了用户的体验；地面操作用户规划转弯航点时可充分考虑无人机最大转弯性能，缩短转弯时间；同时，利用圆弧航点的圆弧切出点参数，可精确控制飞机切出圆弧位置。
74.在本实施例中，采用圆弧航点统一表示转弯圆弧和盘旋航点，航点信息包含盘旋时间、盘旋圈数、盘旋类型等属性，可更加灵活执行盘旋任务，大大提升了无人飞行器转弯的性能。
75.可选的，还包括：
76.利用所述起始航点相对于所述无人飞行器在目标航点的飞行方向确定所述第二圆弧航点的转弯方向，根据所述第二圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置。
77.其中，详见图2，为本发明于一实施例中的确定第二圆弧航点对应的圆心位置流程图，详述如下：
78.获取所述起始航点相对于所述目标航点的第一方位角；
79.具体地，计算起始航点即当前位置a相对于跳转目标点b的第一方位角ψ
ba
。
80.获取所述目标航点的下一目标航点相对于所述目标航点的第二方位角；
81.具体地，计算目标航点b所对应的下一目标航点d相对于跳转目标航点b的第二方位角ψ
bd
，根据目标航点b所对应的下一目标航点d是否为圆弧型航点(即，圆弧航点)，如果是，则根据ψ
bd-dir1*π/2重新确定新的第二方位角ψ
bd
，其中，dir1为起始航点所在第一圆弧的转弯方向。如果否，则直接进行下一步骤。
82.根据所述第二方位角与第一方位角之间差值确定所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向；
83.具体地，根据所述第二方位角ψ
bd
与第一方位角ψ
ba
之间差值计算目标点转弯角度δ2＝ψ
bd-ψ
ba
，将δ2转换为-180
°
至180
°
角度表示。
84.根据所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向为顺时针或逆时针，确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置相对于所述目标航点的第三方位角；
85.具体地，通过判断目标航点的转弯方向δ2＜0，当目标航点的转弯方向δ2≥0时，转弯方向为顺时针，dir2＝1；当目标航点的转弯方向δ2＜0时，转弯方向为逆时针，dir2＝-1；通过以下公式确定第二圆弧航点对应的圆心位置c2相对于目标航点b的第三方位角ψ
bc2
＝ψ
bd
+dir2*π/2，其中，*为乘号，ψ
bd
为第二方位角，dir2*为目标航点的转弯方向。
86.根据所述目标航点的经纬度、转弯半径、所述目标航点的转弯方向以及所述第三方位角确定第二圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
87.具体地，根据目标航点b经纬度、转弯半径r、目标航点的转弯方向dir2、第三方位角ψ
bc2
计算第二圆弧航点对应的圆心c2的经纬度位。
88.通过上述方式，不仅能够精确确定第二圆弧航点对应的圆心位置的经纬度，这样，在第二圆弧航点对应的圆心c2位置的经纬度的前提下，以该圆心c2的转弯半径形成圆弧，通过相切且切点为目标航点b的圆弧航点，有助于清楚确定第二圆弧航点的经纬度以及轨迹信息。
89.可选的，利用所述目标航点相对于所述无人飞行器在起始航点的飞行方向(即，当前飞行方向)确定所述第一圆弧航点的转弯方向，根据所述第一圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置；还包括：
90.获取所述起始航点与所述目标航点在第二圆弧航点的圆心位置之间连线矢量的第四方位角；
91.例如，若起始航点为a，目标航点为b，目标航点在第二圆弧航点的圆心位置c2，通过获取所述起始航点与所述目标航点在第二圆弧航点的圆心位置之间连线矢量ac2的第四方位角ψ2。
92.根据所述第四方位角与所述第一方位角之间的差值确定起始航点相对于飞行速度方向的转弯角度；
93.例如，通过δ1＝ψ
2-ψ0计算矢量ac2与相对于飞行速度方向的转弯角度δ1，其中，ψ2为第四方位角，ψ0为起始航点a(即，当前位置)与相对于飞行速度方向的方位角，并将δ1转弯为-180
°
至180
°
角度值。
94.根据所述起始航点的转弯角度的正负值确定所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向；
95.例如，通过δ1计算转弯方向，当δ1≥0时，转弯方向为顺时针，dir1＝1；当δ1＜0时，转弯方向为逆时针，dir1＝-1。
96.根据所述起始航点的转弯角度、所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向以及所述第一方位角确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角；
97.例如，计算第一圆弧航点对应的圆心位置c1相对于所述起始航点a的第五方位角ψ1，具体为：ψ1＝ψ0+dir1*δ1，各个参数详见上述记载，在此不在重复赘述。
98.根据所述起始航点的转弯半径与第五方位角确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
99.例如，根据起始航点所对应的转弯半径r1与第五方位角ψ1确定第一圆弧航点对应的圆心位置c1的经纬度。
100.通过上述方式，不仅能够准确地确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度，这样，在第一圆弧航点对应的圆心c1位置的经纬度的前提下，以圆心c1为转弯半径形成圆弧，通过相切且切点为起始航点a圆弧航点，有助于清楚确定第一圆弧航点的经纬度以及轨迹信息。
101.在上述实施例基础上，根据所述起始航点所在第一圆弧航点对应的圆心位置与所述所述目标航点所在第二圆弧航点对应的圆心位置确定直线航点。
102.例如，根据所述起始航点所在第一圆弧航点对应的圆心位置c1与所述所述目标航点所在第二圆弧航点对应的圆心位置c2，在获取两个圆心位置之后，通过相切于两个圆弧的直线确定直线航点。
103.需要说明的是，结合第一圆弧航点以起始航点为切出点与第二圆弧航点以目标航点为切入点，可以更准确确定直线航点的经纬度。
104.在另一些实施例中，采用上述方式进行航点跳转规划，详述如下：
105.(1)无人机飞行航线执行装置接收地面终端通过数据传输装置发送的航点跳转指令和跳转目标航点；
106.(2)无人机航线执行装置根据无人机当前飞行状态信息(包括当前飞行轨迹、当前飞行方向与当前飞行位置)和跳转目标航点信息实时规划出跳转航线(跳转飞行航线)；
107.(3)跳转航线实现当前位置与目标航点位置平滑过渡，跳转航线有三个航点组成，分别是切出当前航段的圆弧航点、与目标圆弧相切的直线航点、与目标航段相切且切点为目标航点的圆弧航点；
108.在此需要说明的是，上述目标航点默认为直线型航点。
109.(4)第一圆弧(切出)转弯方向根据目标点相对当前飞行方向确定，目标点位于当前飞行方向右侧时转弯方向为顺时针，目标点位于当前飞行方向左侧时转弯方向为逆时针，并根据转弯半径参数计算圆心位置；
110.(5)第二圆弧(切入)转弯方向根据当前位置相对目标飞行方向确定，当前点位于目标飞行方向右侧时转弯方向为顺时针，当前点位于目标飞行方向左侧时转弯方向为逆时针，并根据转弯半径参数计算圆心位置；
111.(6)计算与两段转弯圆弧相切的直线航点；
112.(7)将无人机航线执行装置生成的跳转航线通过数据传输装置下传至地面终端设备；
113.(8)地面终端设备将接收到的航点信息显示于终端界面，为用户提供直观的跳转航线信息。
114.通过上述方式，无人飞行机按规划跳转航线飞行，转弯坡度较小，转弯轨迹不易产生超调；利用规划圆弧航点可充分发挥无人机转弯性能，缩短转弯时间；无人机飞行控制器将实时规划的跳转航线下传至地面站，地面站实时显示跳转的飞行轨迹，也提升了用户体验。
115.请参阅图3，为本发明于一实施例中第一圆弧航点的切出点方位角与第二圆弧航点的切入点方位角确定图，还包括：
116.获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的第六方位角；
117.具体地，计算目标航点的圆心位置c2相对起始航点的圆心位置c1的第六方位角ψ3。
118.获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的距离值；
119.具体地，计算目标航点的圆心位置c2与起始航点的圆心位置c1距离值d。
120.判断所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向是否相同，根据判断结果确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。
121.具体地，通过目标航点所在第二圆弧的转弯方向dir2与起始航点所在第一圆弧的转弯方向dir1是否相同，例如，通过起始航点所在第一圆弧的转弯方向dir1与目标航点所在第二圆弧的转弯方向dir2进行判断。
122.可选的，还包括：
123.若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向相同，则所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角相同；
124.具体地，若目标航点所在第二圆弧的转弯方向dir2与起始航点所在第一圆弧的转弯方向dir1相同，则利用ψ
c1out
＝ψ
3-dir1*π/2确定转弯方向，其中，ψ3为第六方位角，ψ
c1out
为第一圆弧航点的切出点方位角，由于两者的转弯方向相同，使得所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角，即ψ
c2in
＝ψ
c1out
。
125.若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向不同且相交，则重新确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角δ3，即，δ3＝cos(2r/d)，并根据更新的所述第五方位角重新确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度，直至重新确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角ψ
c1out
＝ψ
3-dir1*δ3与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角ψ
c2in
＝ψ
3-dir2*(π-δ3)。
126.具体地，将所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角ψ
c1out
与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角ψ
c2in
，分别转换为对应的0～360度的角度值，进而结束流程。
127.在本实施例中，通过精确控制进入和退出圆弧位置，可以精确控制无人机切出圆弧点的角度，提升了用户体验。
128.在另一些实施例中，详见图4，为本发明于一实施例中的无人飞行器远距离航点切换轨迹示意图，其中，a点表示无人飞行器航线执行装置接收到地面终端通过数据传输装置发送航点跳转指令时刻的飞行位置(即，当前位置或起始航点)，航点b为待跳转的目标航点，航点d为目标航点b所对应的下一个航点，航点c1为起始航点在第一圆弧航点的圆心位置，c2为目标航点在第二圆弧航点的圆心位置，e为切入第二圆弧航点的航点，详述如下：
129.(1)获取地面终端发送的目标跳转航点，记为航点b；
130.(2)获取接收到航点跳转指令时的当前位置，记为a；
131.(3)计算当前位置相对于当前飞行速度的方位角，记为ψ0；
132.(4)计算切入跳转目标航点圆心位置c2，计算过程如下：
133.a.若目标航点为圆弧型航点时，该目标航点的圆心位置c2即为跳转航点圆心位置，盘旋半径与目标航点圆弧一致，转弯方向也与目标航点圆弧一致；
134.b.若目标航点为直线型航点时，该目标航点的圆心位置c2可参照图2计算。
135.(5)计算切出起始航点圆心位置c1，计算过程如下：
136.a.计算当前位置(起始航点)与跳转目标航点圆心位置连线矢量ac2方位角，记为ψ2；
137.b.计算矢量ac2相对飞行速度方向转弯角度δ1＝ψ
2-ψ0，将δ1转弯为-180
°
至
180
°
角度值；
138.c.计算切出的第一圆弧航点的转弯方向，当δ1≥0时，转弯方向为顺时针，dir1＝1；当δ1＜0时，转弯方向为逆时针，dir1＝-1；
139.d.计算圆心位置相对当前位置方位角ψ1，算法为：ψ1＝ψ0+dir1*δ1；
140.e.根据切出的第一圆弧航点的转弯半径参数r与参数ψ1计算切出起始航点圆心位置c1；
141.(6)判断圆心c1与圆心c2各自对应的圆弧是否相交，若两个圆弧相交且转弯方向相反时，采用以下方式重新计算ψ1，ψ1＝ψ
0-dir1*δ1；
142.(7)圆心c1与圆心c2各自对应的两个圆弧相交且转弯方向相反时，根据更新的参数ψ1重新计算圆心位置c1；
143.(8)计算第一圆弧切出点方位角与第二段圆弧切入点方位角，参照图3进行计算；
144.(9)根据所述起始航点所在第一圆弧航点对应的圆心位置与所述所述目标航点所在第二圆弧航点对应的圆心位置确定直线航点，计算第二圆弧切入点坐标e；
145.(10)将生成的跳转航点c1、航点e、航点c2下传至地面终端，地面终端在显示界面上根据接收到的的跳转航点信息绘制期望的飞行轨迹，为用户提供直观的跳转轨迹信息。
146.具体地，无人飞行器将跳转航线实时同步至地面终端，方便用户通过地面终端提前观察预期航点跳转轨迹，也实现了无人机以直线航点进行转弯时存在的转弯轨迹可预知、实现最大转弯性能，不仅提高了用户体验，还缩短了转弯时间。
147.本实施例中，相对于直线航点跳转时，存在切入圆弧方向与切出圆弧方向相反，且切入圆弧与切出圆弧相交，将第一圆弧航点的方向修改为与第二圆弧航点的方向一致，从而避免了计算插入航点失败情况，详见图5。
148.无论跳转目标航点为直线型航点或圆弧型航点，无论跳转目标航点与起始航点的距离远近，或不管跳转目标航点与起始航点的方向如何，都可正常计算插入的飞行航点；对于目标航点为直线型航点，插入一个直线航点和两个圆弧航点，对于目标航点为圆弧型航点，插入一个圆弧航点和一个直线航点。
149.实施例二
150.参见图6，本发明还提供了一种无人飞行器航点跳转规划控制设备600结构框图，所述控制设备包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现：
151.获取模块601，用于获取无人飞行器航点跳转的指令与跳转的目标航点，其中，由所述无人飞行器接收所述指令的当前位置确定跳转的起始航点；
152.航点跳转规划模块602，用于根据所述无人飞行器跳转的所述起始航点、所述目标航点以及所述目标航点的类型规划跳转航线，所述跳转航线包括配置于所述起始航点与所述目标航点进行跳转所需的圆弧航点与直线航点。
153.若所述目标航点的类型为直线型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、相切于所述目标航点并切入的第二圆弧航点，以及分别相切于所述第一圆弧航点和第二圆弧航点的直线航点构成；或，
154.若所述目标航点的类型为圆弧型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、分别相切于所述第一圆弧航点和所述圆弧型航点的直线航点构成。
155.示例性的，控制设备包括遥控器、地面控制平台、手机、平板电脑、笔记本电脑和pc电脑等，在此不作限定。
156.可选的，所述圆弧航点包括目标点经纬度、目标高度、切出点参数、盘旋方向、盘旋半径、盘旋时间、盘旋圈数与盘旋类型，所述切出点参数包括切出点方位角或切出点经纬度。
157.可选的，还包括：
158.利用所述目标航点相对于所述无人飞行器在起始航点的飞行方向确定所述第一圆弧航点的转弯方向，根据所述第一圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置；
159.利用所述起始航点相对于所述无人飞行器在目标航点的飞行方向确定所述第二圆弧航点的转弯方向，根据所述第二圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置。
160.可选的，还包括：
161.获取所述起始航点相对于所述目标航点的第一方位角；
162.获取所述目标航点的下一目标航点相对于所述目标航点的第二方位角；
163.根据所述第二方位角与第一方位角之间差值确定所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向；
164.根据所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向为顺时针或逆时针，确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置相对于所述目标航点的第三方位角；
165.根据所述目标航点的经纬度、转弯半径、所述目标航点的转弯方向以及所述第三方位角确定第二圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
166.可选的，还包括：
167.获取所述起始航点与所述目标航点在第二圆弧航点的圆心位置之间连线矢量的第四方位角；
168.根据所述第四方位角与所述第一方位角之间的差值确定起始航点相对于飞行速度方向的转弯角度；
169.根据所述起始航点的转弯角度的正负值确定所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向；
170.根据所述起始航点的转弯角度、所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向以及所述第一方位角确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角；
171.根据所述起始航点的转弯半径与第五方位角确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
172.可选的，还包括：
173.获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的第六方位角；
174.获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的距离值；
175.判断所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向是否相同，根据判断结果确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。
176.可选的，还包括：
177.若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向相同，则所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角相等；
178.若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向不同且相交，则重新确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角，并根据更新的所述第五方位角重新确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度，直至重新确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。
179.可选的，还包括：根据所述起始航点所在第一圆弧航点对应的圆心位置与所述所述目标航点所在第二圆弧航点对应的圆心位置确定直线航点。
180.在本实施例中，该控制设备执行上述任一实施例所述的方法，具体功能和技术效果参照上述实施例即可，此处不再赘述。
181.本发明实施例提供了一种无人飞行器航点跳转规划控制设备，该控制设备通过获取跳转的起始航点与跳转的目标航点，无论跳转的目标航点是直线航点或圆弧航点，通过在起始航点与目标航点配置圆弧航点与直线航点进而规划跳转航线，利用跳转航线实现平滑转弯，转弯坡度较小，转弯轨迹不易产生超调，同时，发挥了无人飞行器转弯的最大性能，也缩短了转弯时间；另外，将跳转航线实时同步至地面终端，方便用户通过地面终端提前观察预期航点跳转轨迹，提高了用户体。
182.本技术实施例还提供了一种无人飞行器航点跳转规划系统，包括控制设备以及至少一飞行器，所述控制设备包括存储器和处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。
183.本技术实施例还提供了一种非易失性可读存储介质，该存储介质中存储有一个或多个模块(programs)，该一个或多个模块被应用在设备时，可以使得该设备执行本技术实施例的实施例一所包含步骤的指令(instructions)。
184.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述任一项实施例所述的方法。
185.综上所述，本发明通过获取跳转的起始航点与跳转的目标航点，无论跳转的目标航点是直线航点或圆弧航点，通过在起始航点与目标航点配置圆弧航点与直线航点进而规划跳转航线，利用跳转航线实现平滑转弯，转弯坡度较小，转弯轨迹不易产生超调，同时，发挥了无人飞行器转弯的最大性能，也缩短了转弯时间，另外，将跳转航线实时同步至地面终端，方便用户通过地面终端提前观察预期航点跳转轨迹，提高了用户体验。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
186.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
技术特征：1.一种无人飞行器航点跳转规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取无人飞行器航点跳转的指令与跳转的目标航点，其中，由所述无人飞行器接收所述指令的当前位置确定跳转的起始航点；根据所述无人飞行器跳转的所述起始航点、所述目标航点以及所述目标航点的类型规划跳转航线，所述跳转航线包括配置于所述起始航点与所述目标航点进行跳转所需的圆弧航点与直线航点。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：若所述目标航点的类型为直线型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、相切于所述目标航点并切入的第二圆弧航点，以及分别相切于所述第一圆弧航点和第二圆弧航点的直线航点构成；或，若所述目标航点的类型为圆弧型航点，所述跳转航线由相切于所述起始航点并切出的第一圆弧航点、分别相切于所述第一圆弧航点和所述圆弧型航点的直线航点构成。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：利用所述目标航点相对于所述无人飞行器在起始航点的飞行方向确定所述第一圆弧航点的转弯方向，根据所述第一圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置；利用所述起始航点相对于所述无人飞行器在目标航点的飞行方向确定所述第二圆弧航点的转弯方向，根据所述第二圆弧航点的转弯方向及相应的转弯半径确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述起始航点相对于所述目标航点的第一方位角；获取所述目标航点的下一目标航点相对于所述目标航点的第二方位角；根据所述第二方位角与第一方位角之间差值确定所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向；根据所述目标航点在第二圆弧航点的转弯方向为顺时针或逆时针，确定所述第二圆弧航点对应的圆心位置相对于所述目标航点的第三方位角；根据所述目标航点的经纬度、转弯半径、转弯方向以及所述第三方位角确定第二圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。5.如权利要求4述的方法，其特征在于，还包括：获取所述起始航点与所述目标航点在第二圆弧航点的圆心位置之间连线矢量的第四方位角；根据所述第四方位角与所述第一方位角之间的差值确定起始航点相对于飞行速度方向的转弯角度；根据所述起始航点的转弯角度的正负值确定所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向；根据所述起始航点的转弯角度、所述起始航点在第一圆弧航点的转弯方向以及所述第一方位角确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角；根据所述起始航点的转弯半径与第五方位角确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的第六方位角；获取所述目标航点的圆心位置相对于所述起始航点的圆心位置的距离值；判断所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向是否相同，根据判断结果确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向相同，则所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角相等；若所述目标航点所在第二圆弧的转弯方向与所述起始航点所在第一圆弧的转弯方向不同且相交，则重新确定所述第一圆弧航点对应的圆心位置相对于所述起始航点的第五方位角，并根据更新的所述第五方位角重新确定第一圆弧航点对应的圆心位置的经纬度，直至重新确定所述起始航点在第一圆弧航点的切出点方位角与所述目标航点在第二圆弧航点的切入点方位角。8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述起始航点所在第一圆弧航点对应的圆心位置与所述所述目标航点所在第二圆弧航点对应的圆心位置确定直线航点。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述圆弧航点包括目标点经纬度、目标点高度、切出点参数、盘旋方向、盘旋半径、盘旋时间、盘旋圈数与盘旋类型，所述切出点参数包括切出点方位角或切出点经纬度。10.一种无人飞行器航点跳转规划控制设备，其特征在于，所述控制设备包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法。11.一种无人飞行器航点跳转规划系统，其特征在于，包括控制设备以及至少一无人飞行器，所述控制设备包括存储器和处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法。12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。
技术总结本发明提供一种无人飞行器航点跳转规划方法、系统、设备及介质，具体涉及无人机飞行技术领域，该方法获取无人飞行器航点跳转的指令与跳转的目标航点，其中，由无人飞行器接收指令的当前位置确定跳转的起始航点；根据无人飞行器跳转的起始航点、目标航点以及目标航点的类型规划跳转航线，跳转航线包括配置于起始航点与目标航点进行跳转所需的圆弧航点与直线航点，通过在起始航点与目标航点配置圆弧航点与直线航点规划跳转航线，利用跳转航线实现平滑转弯，转弯坡度小，转弯轨迹也不易产生超调，同时，确保了无人飞行器转弯的最大性能，也缩短了转弯时间；将跳转航线实时同步至地面终端，方便用户提前观察预期航点跳转轨迹，提高了用户体验。了用户体验。了用户体验。
技术研发人员：李力文 郭亮 薛松柏 谢瑞强 彭继平 母剑峰
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/7/5
