[发明专利]基于障碍物地图双向搜索的无人机路径规划系统及方法

权利要求书

1.一种基于障碍物地图双向搜索的无人机路径规划系统，其特征在于：它包括激光点云分割处理模块(2)、激光点云投影模块(3)和双向搜索路径模块(4)；所述激光点云分割处理模块(2)用于对电力走廊三维激光点云进行分割处理；所述激光点云投影模块(3)用于对分割处理后的三维激光点云进行投影降维，生成电力走廊障碍物栅格地图；所述双向搜索路径模块(4)以所述激光点云投影模块(3)生成的电力走廊障碍物栅格地图为基础，采用双向随机采样快速拓展随机树算法进行无人机路径搜索，得到无人机电力巡线规划路径。

2.基于权利要求1所述的基于障碍物地图双向搜索的无人机路径规划系统，其特征在于：它还包括激光点云预处理模块(1)和路径优化模块(5)；所述激光点云预处理模块(1)用于对电力走廊范围内的三维激光点云数据进行预处理，并按照无人机飞行用到的导航定位坐标系对三维激光点云数据的坐标系进行统一，获得预处理后的三维激光点云数据；所述激光点云预处理模块(1)获得的三维激光点云数据输入至所述激光点云分割处理模块(2)；所述路径优化模块(5)用于对所述双向搜索路径模块(4)获得的无人机电力巡线规划路径进行平滑和简化，获得优化后的无人机飞行规划路径。

3.基于权利要求2所述的基于障碍物地图双向搜索的无人机路径规划系统，其特征在于：所述激光点云预处理模块(1)的实现方法包括以下步骤：

步骤1.1，搜集无人机飞行区域电力走廊数据获取时间最近的巡线三维激光点云数据；搜集所述三维激光点云数据的特征指标包括：一是所述三维激光点云数据的时效性不超过设定年限；二是所述三维激光点云数据的激光点云密度不低于设定点云密度；

步骤1.2，对步骤1.1获得的三维激光点云数据进行滤波去噪，去除飞点，并按照无人机巡线区域范围对三维激光点云数据进行裁剪输出；

步骤1.3，将所述三维激光点云数据的坐标系转换到无人机飞行导航定位坐标系。

4.基于权利要求1所述的基于障碍物地图双向搜索的无人机路径规划系统，其特征在于：所述激光点云分割处理模块(2)的实现方法包括以下步骤：

步骤2.1，采用体素栅格滤波方法对所述激光点云预处理模块(1)输出的三维激光点云数据进行降采样处理；

步骤2.2，采用移动最小二乘方法对步骤2.1输出的三维激光点云数据中孤立于点云主体的离群点进行平滑处理；

步骤2.3，对步骤2.2输出的三维激光点云数据进行RANSAC分割，得到不同类型的分割点云对象；

步骤2.4，对步骤2.3输出的分割点云对象按照欧式距离进行聚类，构建电力走廊障碍物对象点云集。

5.基于权利要求4所述的基于障碍物地图双向搜索的无人机路径规划系统，其特征在于：

所述激光点云分割处理模块(2)的步骤2.1中对三维激光点云数据进行降采样处理的特征指标为：采用体素栅格滤波方法时，以体素栅格重心作为对体素激光点云的简化；体素网格大小取无人机外接包围盒最大边长；

所述激光点云分割处理模块(2)的步骤2.3中进行RANSAC分割的过程使用到的特征指标包括：RANSAC算法判断样本是否满足模型的误差容忍度值取不低于设定阈值；

所述激光点云分割处理模块(2)的步骤2.4中进行聚类的过程使用到的特征指标包括：一是聚类设定的距离阈值取所述体素栅格滤波方法中体素网格大小的二分之一；二是在聚类过程中使用基于KD-Tree近邻搜索方法。