[发明专利]用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法

权利要求书

1.用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，其特征在于，该用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法包括：

步骤1，根据预先设定的环境信息结合无人机传感器采集到的数据，计算两者之间的关系，从而引导无人机避开障碍物；

步骤2，处理无人机障碍检测模块中的传感器所测出的各种数据，进行深入的信息融合，为无人机的飞行提供安全保障。

2.根据权利要求1所述的用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1a，预先设定的环境信息包括与任务需求相关的实际地理环境,包括巡检管线的GPS坐标序列、管线附近通行空域信息，及人为设定的障碍区域边界；

步骤1b，利用无线数据传输系统机载单元、地面单元及地面站计算机，将安全区域相关数据下载到无人机的飞行控制器中；

步骤1c，在具体执行任务过程中，通过障碍物检测模块中的GPS接收机和气压计，确定无人机的经纬度及高度信息，最后就能得到无人机当前的精确位置；

步骤1d，通过无人机中的障碍信息处理模块，对无人机当前的精确位置P和安全区域S之间存在的关系进行解算，生成无人机的安全飞行轨迹，最后由无人机的飞行控制模块来执行。

3.根据权利要求2所述的用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，其特征在于，在步骤1中，如果无人机当前位置P已经位于安全区域S之内，那么无人机保持其飞行状态继续飞行；如果无人机当前位置P恰好位于安全区域S的边界上，那么生成一个垂直于边界面且指向安全区域内侧的法向量，以此来引导无人机躲避障碍物；如果无人机当前位置P位于安全区域S之外，那么生成一个经过P点且垂直于最靠近P点的边界面并指向安全区域内测的法向量，以此来使无人机回到安全范围之内。

4.根据权利要求1所述的用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2a，将无人机障碍位置检测模块中的GPS和气压计采集到的经纬度和高度信息与计算机中存储的管线三维空间模型作对比，得出管线与无人机之间的最短距离D₁；

步骤2b，由磁力计获得的空间航向角信息，间接得出管线与无人机之间的距离D₂；

步骤2c，依据无人机上搭载的多个超声波测距模块直接采集到无人机相对于输油管线之间的空地距离数据组，获得一个最短距离D₃；

步骤2d，将前三步得出的D₁、D₂、D₃进行数据融合，得到最终的管线与无人机之间的距离D_f；

步骤2e，将最终融合的结果D_f发送到无人机飞行控制模块作为避障的依据，通过不断比较安全距离D与D_f之间的差距来实现第二重避障。

5.根据权利要求4所述的用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，其特征在于，在步骤2d中,得到的最终的管线与无人机之间的距离D_f＝K₁D₁+K₂D₂+K₃D₃，其中K₁,K₂,K₃≥0且K₁+K₂+K₃＝1，利用无线数据传输模块传将D_f发送到地面站计算机，在地面站软件上进行实时显示，方便操作人员进行观察。