[发明专利]用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法

说明书

本发明提供一种用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，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。该用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法将多传感器信息融合与柱状空间法相结合提高了在输油管线巡检中的可靠性，二重避障控制机制提供了更加精确的结果，大大降低无人机碰撞障碍物或飞入禁区的可能性。

技术领域

本发明涉及油田巡检技术领域，特别是涉及到一种用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法。

背景技术

当前石油管线的规模庞大、分布广泛，为日常的维护巡检带来了不小的挑战。若不能及时发现存在的问题和威胁将会导致严重的损失。而单纯依靠人力作业会带来非常大的开销，同时效率也不高。因此利用搭载多种任务载荷的多旋翼无人机来开展管线巡查工作就成为一种非常好的替代解决方案。无人机不受地形限制，视野范围也更广，很适合执行这种大范围的巡检任务。但是在执行任务的过程中，无人机不可避免的会遭遇一些障碍物，特别是在地形比较复杂的地区，管线周围的树木，输电线路，禁飞区等。无人机的避障系统就显得愈发重要，成为保障飞行安全不可或缺的一部分。

随着社会经济的快速发展，各个行业对无人机巡检提出了越来越高的要求。避障功能是其中重要的一项。而人工的避障操作存在诸多弊端，如效果差、不稳定、效率低、成本高等问题。与本发明最相似的实现方案是零度智控的无人机红外/激光雷达避障系统，使用光相位检测，但是在室外阳光照射环境下使用时，太阳光带来的干扰对测量影响较大，会导致难以忽视误差。为此我们发明了一种新的用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据石油管线巡检所具有的相应特点，将柱状空间法与多传感器信息融合的用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：用于原油管线巡检的无人机自主避障控制方法，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。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

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。

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。

步骤2包括：