一、航迹规划概述
大家好，我是老张。干无人机这行十几年了，今天咱们聊聊航迹规划。
说实话，很多人觉得航迹规划就是画条线让飞机飞。没那么简单。你想想看，一条航线背后，牵扯到安全、效率、能耗，还有各种突发状况。我刚开始带项目时，就吃过亏——航线画得太随意，结果飞机撞了树。嗯，从那以后，我对航迹规划就格外较真。
1.1 什么是无人机航迹规划？
航迹规划，说白了就是：在满足飞行约束的前提下，找出一条从起点到终点的最优路径。
这里的「最优」不是绝对的。有时候要最快，有时候要最省电，有时候要避开所有障碍。我个人习惯把航迹规划分成三层：
- 全局规划：起飞前定好大方向，比如绕过一座山
- 局部规划：飞行中遇到突发障碍，临时调整
- 重规划：遇到极端情况，比如GPS丢失，重新算一条路
这三层缺一不可。我记得有个巡检项目，全局规划做得很好，结果飞着飞着遇到一群鸟。局部规划没跟上，差点炸机。从那以后，我要求团队必须把三层规划都跑通。
核心要点：航迹规划不是「画线」，而是「在约束下求解」。
1.2 三大核心目标
做航迹规划，我脑子里永远绷着三根弦：安全、高效、节能。缺一个都不行。
1.2.1 安全——底线中的底线
安全是第一位的，这不用多说。但什么叫「安全」？我遇到过不少新手，觉得只要不撞墙就行。其实远不止这些：
- 静态障碍：建筑物、树木、电线杆（电线最难识别，我吃过亏）
- 动态障碍：其他无人机、鸟类、车辆
- 禁飞区：机场、军事区、人口密集区
- 气象条件：大风、降雨、低能见度
我曾经在山区做测绘，航线规划时没考虑山谷风。结果飞机一进山谷，直接被侧风吹偏了200米。嗯，从那以后，我的航迹规划里必须加一条：预留20%的安全余量。
避坑指南：我曾经因为忽略电线杆，差点让一架价值30万的无人机报废。记住：视觉识别不是万能的，航迹规划时就要把已知障碍标清楚。
1.2.2 高效——时间就是金钱
高效，说白了就是用最短的时间飞完任务。但高效不是一味求快。
你想想看，飞太快了，电池掉电快，相机拍不清楚，避障反应时间也短。我一般建议：巡航速度控制在最大速度的70%-80%。这个区间最平衡。
高效还体现在路径长度上。两点之间直线最短，但直线不一定最快。为什么？因为要绕开障碍。我常用的方法是：
- 先用A*算法找出一条可行路径
- 再用B样条曲线平滑一下
- 最后做速度规划，保证转弯时不减速
这样下来，整体时间能省15%-20%。
1.2.3 节能——多飞一分钟都是赚的
做航迹规划，我最头疼的就是电池。无人机电池就那么点容量，飞完了就得下来换。所以节能特别重要。
怎么节能？我总结了三条：
- 减少爬升：爬升最费电，平飞最省电。能绕过去的山，就别翻过去
- 避免急转弯：急转弯需要大角度倾斜，阻力大，费电。用平滑曲线过渡
- 利用顺风：如果风向稳定，规划时尽量顺风飞。我有个项目，靠这个省了18%的电
小技巧：我习惯在航迹规划时加一个「能耗模型」。把电池放电曲线、电机效率、空气阻力都算进去。这样规划出来的航线，才是真正省电的。
1.3 应用场景
航迹规划不是纸上谈兵。这些年，我接触过的项目五花八门。挑几个典型的说说。
1.3.1 测绘——精度是命根子
测绘对航迹规划的要求最高。为什么？因为要保证重叠率。航向重叠率低于60%，照片就拼不起来。
我做过一个地形测绘项目，要求地面分辨率5厘米。当时我规划的是「蛇形航线」，每条航线间距30米，飞行高度80米。结果飞完一看，重叠率刚好卡在65%。嗯，差一点就废了。
测绘航迹规划的关键点：
- 根据相机参数算好飞行高度和速度
- 保证航向重叠率≥70%，旁向重叠率≥50%
- 复杂地形要加「仿地飞行」——贴着地形起伏飞
1.3.2 巡检——全覆盖是硬道理
巡检和测绘不一样。巡检要的是全覆盖，不能漏掉任何一个点。
我做过电力线巡检。电线杆之间距离几百米，杆塔上有绝缘子、金具，都要拍到。当时我设计的是「杆塔为中心」的航线：先飞到杆塔正上方，然后螺旋下降，一圈一圈拍。这样每个杆塔能拍30多张照片，一个细节都不漏。
巡检航迹规划的难点：
- 目标物体小（比如电线上的一个螺栓）
- 环境复杂（电线杆旁边可能有树）
- 需要实时调整（有时候风大，飞机晃，要补拍）
1.3.3 物流——准时就是一切
物流无人机，说白了就是「空中快递员」。航迹规划的核心是准时送达。
我参与过一个城市配送项目。从仓库到小区，直线距离5公里。但城市里障碍多：高楼、信号塔、禁飞区。我规划的航线绕开了所有障碍，总长6.2公里。飞行时间12分钟，比开车快了20分钟。
物流航迹规划的特殊要求：
- 起降点要精确（误差不超过1米）
- 要考虑信号覆盖（不能飞进信号盲区）
- 要有应急方案（比如临时降落点）
1.3.4 农业——均匀覆盖是王道
农业植保，说白了就是给庄稼打药。航迹规划要保证药液均匀覆盖。
我做过水稻田的植保项目。田块不规则，中间还有电线杆。我规划的航线是「回字形」，从外往里一圈一圈飞。喷幅宽度4米，飞行速度5米/秒。这样每亩用药量误差不超过5%。
农业航迹规划的要点：
- 根据喷头参数算好喷幅和速度
- 地头要留转弯空间（不能压苗）
- 有障碍的地方要单独处理（比如电线杆周围手动补喷）
1.4 知识体系总览
说了这么多，我画了一张图，把航迹规划的核心内容串起来。你一看就明白了。
这张图把航迹规划的核心要素都串起来了。你仔细看：三大目标是顶层要求，四个场景是落地应用，关键技术是手段，约束条件是边界。做航迹规划，就是在这张图里找最优解。
总结一下：航迹规划不是画线那么简单。它是在安全、高效、节能三个目标下，综合考虑各种约束，找出一条能飞的路径。我做了这么多年，最大的体会是：规划做得好，飞行没烦恼。