CN109871030A - 一种无人机械的路径规划方法 - Google Patents

Abstract

一种无人机械的路径规划方法，首先根据定位***获取所需作业地块边界点的位置信息，然后根据所述边界点位置信息进行路径规划。最后，使用所述航线，完成机械的作业任务。本发明所提出的路径规划方法不需要使用地面站手机或电脑，降低用户的操作难度，能够有效提升作业效率。

Description

一种无人机械的路径规划方法

技术领域

本发明涉及无人机械路径规划技术领域，提出一种无人机械路径规划的方法。

背景技术

目前，无人机械已在航拍、测绘、交通监测、应急救援、限定场景下的自动驾驶和农业植保等领域广泛运用。在使用过程中，无人机械都是通过遥控器手动操控，故对操作人员的要求高。尤其是在行业应用领域，操作人员长时间不间断操控、精神高度集中，故容易疲劳引发操作失误而坠机。

另一方面，在无人机械的使用过程中，由于操控人员的技术原因，难以保证无人机械按照所需的路径行驶，容易偏离预设的路径。此外，操控人员难以保证无人机械的匀速行驶、频繁变速，这既造成无人机械作业不均匀，又降低无人机械的续航时间，增加了电池或燃油成本。

因此，需要一种更加智能的方法来规划无人机械作业的行驶路径，以减轻手动遥控操作人员的负担，减少无人机械坠毁事故，同时提高无人机械的作业效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例公开了一种无人机械的路径规划方法。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种无人机械的路径规划方法，所述方法包括：

获取无人机械作业地块的地理位置信息；

根据所述地块的地理位置信息来计算所述地块的航点地理位置信息，将所述航点地理位置信息作为无人机械作业的航点保存到无人机械，完成航线规划。所谓航点就是指所述无人机械的行驶路径点。

获取无人机械作业地块的地理位置信息的方式例如为：基于地图的获取方法，例如通过卫星地图人工查询获得目标地块各个边线和顶点的经纬度坐标，把这些信息直接输入无人机械、例如其控制器处；当然也有通过手持式卫星***并进而人工走到目标地点的方式来读取该目标点的经纬度信息。其中，通过无人机获取位置信息还能够包括将无人机飞到目标地点，获取此时无人机卫星***获得到的经纬度信息。

可选地，根据本发明的一种实施方式，将所述地块视为多边形进行路径规划。此外，所述作业地块的地理位置信息包括多边形区域顶点的地理位置信息，所述地理位置信息包括经度和纬度。

在这一实施例中，所述获取无人机械作业地块的地理位置信息包括：

手动遥控操作无人机械沿着所述作业地块的多边形边界线作业；

当无人机械到达所述作业地块的多边形顶点时，手动遥控操作无人机械记录当前的所述地理位置信息；该方案的益处是，将作业地块进行几何参数的抽象，为路径规划带来便利。

所述获取无人机械作业地块的地理位置信息，还可包括：

当无人机械到达所述作业地块多边形边界的第一顶点时，手动遥控操作无人机械清除已保存的地理位置信息。该方案的益处是，同时只保存一组用于路径规划的航点信息，节省存储空间，尤其是对于低成本的嵌入式控制器应用场景有为有效。

在这一实施例中，所述方法还包括：

当用户手动遥控操作规划航线时，根据所述作业地块的地理位置信息，完成航线规划并自动保存到无人机械。

所述规划航线的方法，包括：

根据所述地块多边形的第一顶点地理位置信息和第二顶点地理位置信息确定航线方向；该方案的益处是，通过两点即确定航向，为后续自动规划路径提供初始航向信息。

根据所述作业无人机械的宽度，确定无人机械作业航线的作业间隔距离；

根据所述地块的多边形顶点的地理位置信息、所述航线方向和所述作业间隔距离，计算所述地块多边形边界上的航迹地理位置信息，将所述航迹地理位置信息作为无人机械作业的航点保存到无人机械，完成航线规划。

在这一实施例中，所述规划航线的方法，还可包括：

根据所述地块多边形的第一顶点地理位置信息、第二顶点地理位置信息和所述作业间隔距离，将所述地块多边形的第一顶点地理位置信息和第二顶点地理位置信息向所述地块内偏移所述作业间隔距离，得到所述航线的第一航点和第二航点地理位置信息；该方案的益处是，为作业时地块边界进行预留白处理，在对越界高度敏感的应用场景下起到提高***适应性的作用。

在这一实施例中，所述规划航线的方法，还可包括：

在所述规划航线中，加入返航作为最后一个航点；

所述返航命令指的是返回到所述无人机械起飞的地理位置。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例中，在手动遥控操作无人机械沿着所述作业地块的多边形边界线作业的同时，获取无人机械作业地块的地理位置信息，减少漏喷，提高了作业效率；

在部分山地作业地区，避免了由于人不能到作业地块中获取作业地块的地理位置信息，无法完成无人机械作业；

作业地块的路径规划不需要使用地面站手机或电脑，降低用户的操控难度，提升作业效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式详细描述本发明的实施例，以便更好地体现本发明的特征。

图1：本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例的步骤流程图；

图2：本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例中的获取作业地块地理位置信息的飞机路线图；

图3：本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例中的路径规划航线示意图一；

图4：本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例中的路径规划航线示意图二。

具体实施方式

图1为根据本发明一个实施例的路径规划方法的步骤流程图。

如图1所示，本发明的一种无人机械的路径规划方法的步骤包括：

S101，手动遥控操作无人机械沿着作业地块的多边形边界线作业；

S102，在S101的作业过程中，当判断无人机械到达作业地块多边形边界的第一顶点时，手动遥控操作清除无人机械已保存的地理位置信息并记录当前无人机械的地理位置信息；

具体地，还包括：当作业地块边界存在障碍物时，为了无人机械作业的安全性考虑，可将第一顶点向地块内偏移。

S103，在S101的作业过程中，当判断无人机械到达作业地块多边形边界的各个顶点时，手动遥控操作无人机械记录顶点的地理位置信息，完成作业地块的地理位置信息。

S104，根据作业地块的第一顶点、第二顶点和无人机械宽度确定航线方向、作业间隔距离和航线的第一航点和第二航点；

具体地，根据获取的作业地块第一顶点和第二顶点的地理位置信息确认航线方向；根据无人机械宽度确定作业间隔距离；根据作业地块第一顶点和第二顶点的地理位置信息以及作业间隔距离确定航线的第一航点和第二航点。

S105，根据获取的作业地块信息和S104得到的航线方向、作业间隔距离、第一航点和第二航点确定航线的航点，完成作业地块的路径规划。

图2是本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例中的获取作业地块地理位置信息的飞机路线图；

具体地，作业地块地理位置信息包括多边形区域顶点的地理位置信息，地理位置信息包括经度和纬度。

图3是本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例中的路径规划航线示意图一，路径规划步骤包括：

步骤一、根据获取的作业地块第一顶点和第二顶点的地理位置信息确认航线方向；根据无人机械宽度确定作业间隔距离；

步骤二、根据作业地块第一顶点和第二顶点的地理位置信息以及作业间隔距离确定航线的第一航点和第二航点；

步骤三、根据获取的作业地块信息（图2的多边形边界顶点）和航线方向、作业间隔距离、第一航点和第二航点确定航线的航点，完成作业地块的路径规划。

图4是本发明的一种无人机械的路径规划方法实施例中的路径规划航线示意图二，还包括：当图中所示的最后一列距离大于无人机械作业间隔距离的一半，同时小于无人机械作业间隔距离时，单独增加两个航点，防止遗漏作业地块的最后一列。其中，示例性地结合图3和图4来解释“第一航点”和“第二航点”的确定。

“根据获取的作业地块第一顶点和第二顶点的地理位置信息确认航线方向”是指通过两个“顶点”可以得到一个向量。将这个“向量”平移一个（或小于一个）作业间隔距离（充分利用机器作业覆盖的宽度），就得到了一个新的向量。这个“新向量”与相邻两条边的交点，就是“第一航点”和“第二航点”。相邻两条边指的是，“第一顶点”和“第二顶点”与他们各自分别相邻的另两个顶点所组成的边。

此外，当无人机械是一种飞行器时，在飞行的作业高度方面，需要兼顾作业效果和单次飞行的作业覆盖面积。通常而言，飞行高度往往由作业员根据各种限制条件的经验决定。在航点采集过程中，可以先单独采集经纬度，最后实际飞行高度可独立设置。

需要说明的是，本发明所提到的各个步骤名称（如步骤一、步骤S101等）仅仅用于步骤起名和便于步骤引用的目的，而不明确表示或暗指步骤之间的顺序。除非本发明明确提到或者在明显冲突的情况下，各个步骤之间的顺序可以任意或者同步进行实施。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本发明的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本发明的法律保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人机械的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取无人机械作业地块的地理位置信息；

根据所述地块的地理位置信息来计算所述地块的航点地理位置信息，将所述航点地理位置信息作为无人机械作业的航点保存到无人机械，完成航线规划。

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，将所述地块视为多边形进行路径规划。

3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，所述作业地块的地理位置信息包括作业地块多边形边界顶点的地理位置信息，所述地理位置信息包括经度和纬度。

4.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，还包括：

所述获取无人机械作业地块的地理位置信息包括：手动遥控操作无人机械沿着所述作业地块的多边形边界线作业，当无人机械到达所述作业地块的多边形边界顶点时，手动遥控操作无人机械记录当前的地理位置信息。

5.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，还包括：

当所述无人机械到达所述作业地块多边形边界的第一顶点时，清除无人机械已保存的地理位置信息。

6.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法还包括：

当用户手动遥控操作规划航线时，根据所述作业地块的地理位置信息，完成航线规划并自动保存到无人机械。

7.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，还包括：

根据所述作业地块多边形边界的第一顶点地理位置信息和第二顶点地理位置信息确定航线方向；

根据作业无人机械的宽度确定无人机械作业航线的作业间隔距离；

根据所述地块的多边形顶点的地理位置信息、所述航线方向和所述作业间隔距离计算所述地块多边形边界上的航点地理位置信息，将所述航点地理位置信息作为无人机械作业的航点保存到无人机械，完成航线规划。

8.根据权利要求7所述的路径规划方法，其特征在于，还包括：

根据所述作业地块多边形边界的第一顶点地理位置信息、第二顶点地理位置信息和所述作业间隔距离，将所述作业地块多边形边界的第一顶点地理位置信息和第二顶点地理位置信息向作业地块内平移所述作业间隔距离的一半，计算得到所述航线的第一航点和第二航点地理位置信息。

9.根据权利要求7所述的路径规划方法，其特征在于，还包括：

根据所述航线的第一航点和第二航点地理位置信息，将航线依照无人机械的作业间隔距离平移得到一系列的航线，计算这一系列航线与所述地块多边形边界线得到一系列交点位置，并将得到的交点按照一定的顺序编号作为无人机械作业的航点来替换所述作业无人机械中已有的作业地块多边形边界顶点的地理位置信息，保存到所述作业无人机械，完成路径规划。

10.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，还包括：

在所述航线规划中，加入返航命令作为最后一个航点，其中，所述返航命令指的是返回到所述无人机械起飞作业的地理位置。