[发明专利]应用于无人机植保的自动避障方法及系统

说明书

本发明涉及一种应用于无人机植保的自动避障方法及系统，该方法包括：基于与地块多边形相交的线状障碍物，将地块多边形分割为多个任务区；对于所述任务区，计算第一有效任务区和第二有效任务区；所述第一有效任务区的任一边作为起始航段时，其外移喷幅宽度对应的边界为无人机喷洒所允许达到的最大边界；所述第二有效任务区的任一边作为航段一端时，其延伸喷步宽度对应的边界为无人机喷洒所允许达到的最大边界；基于第一有效任务区计算起始航段和航段数量，基于各航段与第二有效任务区边界的交点获取各航段的端点。本发明提高了无人机避障方法的效率；此外，由于在计算有效任务区时考虑到无人机的喷幅和喷步，还提高了无人机避障方法的准确性。

技术领域

本发明涉及无人机植保领域，更具体地，涉及一种应用于无人机植保的自动避障方法及系统。

背景技术

无人机植保即利用无人机进行农林植物保护作业，作业时通常采用自主飞行模式(即无人机根据设定的航线自动飞行或者由驾驶员通过遥控器控制无人机飞行。对于自主飞行模式而言，航线规划是作业前一个重要的准备步骤。航线规划指的是计算机软件系统根据农田地块的坐标(通常是地块的平面投影坐标信息，计算出一条覆盖整个地块的合理的航线。航线通常是由在地块内来回折返的多个航段组成，如图1中的虚线所示(需要说明的是，地块通常以多边形的形式来表示，该多边形在下文中也称作地块多边形。

在进行航线规划之前，需要考虑地块内和地块附近是否存在障碍物，以保证无人机安全飞行。根据调研，农田地块内最常见的障碍物是电力线(如图2中间的虚线所示，而农田地块附近最常见的障碍物是树木(通常是一排树木，如图2左侧的虚线所示。为了保证无人机安全飞行，有时不仅要求无人机不能穿越障碍物，而且还必须根据障碍物的类型设定合理的缓冲区。例如，针对普通电力线需要设定10米的缓冲区(以电力线中心线为基准，针对树木需要设定2米的缓冲区(以树冠边界为基准，临近机耕道的地块边界一般也需要设定1米的缓冲区。在这种情况下，在规划航线之前，必须先根据地块内的障碍物对地块进行任务区分割，并且在分割之后根据障碍物的缓冲区计算植保作业的有效任务区，经过这样处理的有效任务区才是进行航线规划的目标区域。

在无人机植保领域，目前一般采用人工判别的避障方法，也就是由业务员在电子地图上根据地块内障碍物的分布情况，用鼠标勾绘任务区。然而，这种人工判别的避障方法存在以下几个缺点：1、准确性差，用鼠标勾绘任务区时很难精确给定某种类型障碍物的缓冲区，同一个地块、相同类型障碍物的缓冲距离往往不同；2、效率低，无法实现批量、自动化处理。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种应用于无人机植保的自动避障方法，包括：

步骤1，基于与地块多边形相交的线状障碍物，将地块多边形分割为多个任务区；

步骤2，对于所述任务区，计算第一有效任务区和第二有效任务区；所述第一有效任务区的任一边作为起始航段时，其外移喷幅宽度对应的边界为无人机喷洒所允许达到的最大边界；所述第二有效任务区的任一边作为航段一端时，其延伸喷步宽度对应的边界为无人机喷洒所允许达到的最大边界；

步骤3，基于第一有效任务区计算起始航段和航段数量，基于各航段与第二有效任务区边界的交点获取各航段的端点。

优选地，步骤2中第一有效任务区的计算，具体为：

步骤201，对于所述任务区的每一条边界线段，分别取对应边界线段的缓冲距离与无人机喷幅之间的较大者作为对应边界线段的第一有效缓冲距离，以得到对应边界线段的第一有效缓冲区；

步骤202、将所述对应任务区减去其所有边界线段对应的第一有效缓冲区，得到所述对应任务区的第一有效任务区。

优选地，在所述对应任务区附近存在邻近障碍物的情况下，步骤202中在将所述对应任务区减去其所有边界线段对应的第一有效缓冲区后，还包括：