[发明专利]水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法

权利要求书

1.一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取养殖环境信息，并基于养殖环境信息构建包含障碍物信息的局部地图；

在局部地图上设定作业点，并构建满足终端约束的B样条曲线；

根据局部地图中的障碍物信息对B样条曲线进行优化，得到可通行轨迹；

行驶完可通行轨迹后保留巡航过程中的障碍物信息，根据入水点周围障碍物信息进行下降路径规划；

基于机载动态视觉感知和人工势场法对水中巡航进行路径规划，并在巡航完成后自主水空过渡。

2.根据权利要求1所述一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，所述障碍物信息包括飞行过程中遇到的障碍物的位置坐标及生成的满足安全阈值的障碍物膨胀体信息。

3.根据权利要求1所述一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，所述作业点是指设定的目标点和根据vins和GPS信息确定的起始点。

4.根据权利要求1所述一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，所述根据局部地图中的障碍物信息对B样条曲线进行优化，得到可通行轨迹这一步骤，具体包括：

设定碰撞阈值，并依据碰撞阈值增大障碍物膨胀体的体积；

获取将与障碍物发产生碰撞的B样条曲线上的危险控制点，并获取与危险控制点对应的障碍物表面点；

基于危险控制点与障碍物表面点构建排斥向量，并根据排斥向量将危险控制点远离障碍物，得到避开障碍物的B样条曲线；

利用B样条曲线的凸包性质调整避开障碍物的B样条曲线上的控制点，得到光滑通行轨迹；

根据新发现的障碍物信息，利用adam算法对光滑通行轨迹进行优化，得到可通行轨迹。

5.根据权利要求1所述一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，所述行驶完可通行轨迹后保留巡航过程中的障碍物信息，根据入水点周围障碍物信息进行下降路径规划这一步骤，其具体包括：

无人机行驶完可通行轨迹后，保存其经过的障碍物的位置坐标及障碍物膨胀体的大小；

根据作业要求选定的入水点周围的障碍物的位置坐标及障碍物膨胀体的大小进行路径规划。

6.根据权利要求5所述一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，所述根据作业要求选定的入水点周围的障碍物的位置坐标及障碍物膨胀体的大小进行路径规划这一步骤，其具体包括：

若入水点周围没有障碍物，则选择竖直下降入水；

若入水点周围有障碍物，则获取障碍物的位置坐标及障碍物膨胀体沿着无人机竖直降落所在面的轮廓；

等额选取轮廓上的点，得到轮廓点集合；

从轮廓点集合中选取轮廓目标点，所述轮廓目标点与无人机坐标的连线垂直于轮廓目标点的切平面；

构建从轮廓目标点指向无人机的排斥向量，依据排斥向量得到水平方向上的排斥速度；

根据无人机与障碍物膨胀体之间的距离与安全距离阈值之间的关系，利用模糊集算法对排斥速度进行调整，得到满足安全距离阈值的水平速度；

根据满足安全距离阈值的水平速度和竖直下降速度，生成无人机安全入水路径。

7.根据权利要求1所述一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过渡方法，其特征在于，所述基于机载动态视觉感知和人工势场法对水中巡航进行路径规划，并在巡航完成后进行自主水空过渡这一步骤，具体包括：

获取水下环境深度图，并根据水下环境深度图构建点云数据，所述点云数据包括水下渔网位置信息；

利用DBSCAN聚类对点云数据进行聚类，并利用机载动态视觉对聚类后的点云数据进行分类，得到不同类别的动态对象；

根据不同类别的动态对象实时更新障碍物的位置坐标，并结合人工势场法对水下路径进行规划及自主水空过渡。