[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

说明书

本发明公开了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，该方法包括：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。实施本方法，可以实现水陆两栖自主过渡及自主巡航路径规划。

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过度方法。

背景技术

现如今无人机的研究受到了各界的关注，并且随着无人机自主与智能技术的提出，其在军事和民用扮演的角色越来越重要。在水产养殖中无人机已经扮演了很重要的角色，并且两栖无人机的提出使得无人机在水产养殖中的作用不再局限于定点投放和消毒等工作，还可以进入水中进行水源环境检测的工作，这也促使针对水空两栖自主无人机技术的研究。

目前水空两栖无人机的自主安全跨越正在进一步研究，对于水空两栖无人机的自主水空过渡需要保证无人机自身安全和周围环境安全。现有的无人机器的路径规划大多是在某一特定区域，比如在空中或者在水中，较少涉及到水路两栖自主交换并进行不同领域的路径规划。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种水产养殖水空两栖无人机自主巡航与自主水空过度方法，能够实现空中水中自主切换并快速进行路径规划，完成巡航任务。

本发明所采用的第一技术方案是：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，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。

在本技术方案中，当无人机在空中巡航时，根据相机拍摄的局部图像构建局部地图，避免了大量数据的搜集和复杂模型的建立，根据局部地图进行路径规划，并根据新出现的障碍物利用adam算法进行优化，得到安全可靠的飞行路径；在需要下水时，根据入水点周围障碍物环境生成下降路线；在水中，结合机载动态视觉感知和人工势场法对水中巡航路径进行规划，并根据需要自主返回空中，实现了无人机自主水空两栖巡航和环境切换。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。