无人飞行器的航线规划方法和装置制造方法及图纸

一种无人飞行器的航线规划方法和装置，方法包括：根据预设的航线规划信息，在目标区域中生成多条航线参考线(S101)；获取目标区域内的禁飞区的位置信息(S102)；根据禁飞区的位置信息，将目标区域分割成多个子区域，使得子区域与禁飞区不重合(S103)；根据多个子区域的航线参考线，确定多个子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线(S104)；根据子区域的航线参考线、多个子区域的作业顺序以及连接航线，确定无人飞行器的作业航线(S105)；其中，每个子区域中的航线参考线与本子区域的交点的数量小于或等于2。避免了无人飞行器对禁飞区的多次避障，减少了非作业航线的长度，提升了无人飞行器的作业效率。提升了无人飞行器的作业效率。提升了无人飞行器的作业效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无人飞行器的航线规划方法和装置


[0001]本专利技术涉及航线规划领域，尤其涉及一种无人飞行器的航线规划方法和装置。

技术介绍

[0002]覆盖路径规划技术在无人飞行器领域具有广泛的应用，同时覆盖路径规划任务中的避障技术也是一项重要的技术，良好的避障技术对任务执行效率具有较大的提升。
[0003]现有技术中，采用在每条航线段上进行绕障的航线规划方式，航线规划的过程包括如下步骤：首先，根据用户划定的区域，生成往复式的覆盖作业航线段；接着，识别区域内的障碍物；最后，检查当前作业航线段内是否存在障碍物，如果存在，执行绕障，并继续执行当前航线段。现有航线规划方式对于较小的障碍物具有良好的应用，但是对于大型禁飞区，如建筑物等，由于禁飞区横跨了多条航线段，若采用现有航线规划方式，无人飞行器常常需要执行多次绕障，有时绕障航线比作业航线还长，对无人飞行器执行作业任务的执行效率带来了极为不利的影响。另外，从飞行安全性考虑，现有航线规划方式中，一旦无人飞行器前方有禁飞区或障碍物，就要进行绕障，由于禁飞区、障碍物等通常具有复杂的属性，频繁的绕障给无人飞行器带来了极大的飞行安全风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种无人飞行器的航线规划方法和装置。
[0005]具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种无人飞行器的航线规划方法，所述方法包括：
[0007]根据预设的航线规划信息，在目标区域中生成多条航线参考线；
[0008]获取所述目标区域内的禁飞区的位置信息；
[0009]根据所述禁飞区的位置信息，将所述目标区域分割成多个子区域，使得所述子区域与所述禁飞区不重合，其中，每个子区域中的航线参考线与该子区域的交点的数量小于或等于2；
[0010]根据多个所述子区域的航线参考线，确定多个所述子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线；
[0011]根据所述子区域的航线参考线、多个所述子区域的作业顺序以及所述连接航线，确定所述无人飞行器的作业航线。
[0012]根据本专利技术的第二方面，提供一种无人飞行器的航线规划装置，所述装置包括：
[0013]存储装置，用于存储程序指令；以及
[0014]一个或多个处理器，调用所述存储装置中存储的程序指令，当所述程序指令被执行时，所述一个或多个处理器单独地或共同地被配置成用于实施如下操作：
[0015]根据预设的航线规划信息，在目标区域中生成多条航线参考线；
[0016]获取所述目标区域内的禁飞区的位置信息；
[0017]根据所述禁飞区的位置信息，将所述目标区域分割成多个子区域，使得所述子区
域与所述禁飞区不重合，其中，每个子区域中的航线参考线与该子区域的交点的数量小于或等于2；
[0018]根据多个所述子区域的航线参考线，确定多个所述子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线；
[0019]根据所述子区域的航线参考线、多个所述子区域的作业顺序以及所述连接航线，确定所述无人飞行器的作业航线。
[0020]根据本专利技术实施例提供的技术方案，本专利技术按照禁飞区的几何特征，将目标区域分割成多个与禁飞区不重合子区域，再根据多个子区域的航线参考线确定各子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线，最后根据子区域的航线参考线作业顺序以及连接航线确定无人飞行器的作业航线，采用区域分割环绕禁飞区执行作业任务，解决了现有在每条航线上进行绕障的方式导致的对大型禁飞区执行效率低的问题，避免了无人飞行器对禁飞区的多次避障，减少了非作业航线的长度，提升了无人飞行器的作业效率；同时，缩短了无人机在作业过程中与禁飞区近距离接触的时间，提高了无人飞行器飞行安全性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术一实施例中的无人飞行器的航线规划方法的方法流程图；
[0023]图2是本专利技术一实施例中的航线参考线的规划方式示意图；
[0024]图3是本专利技术一实施例中的子区域中位于最外侧的两条航线参考线与子区域的边界的交点的示意图；
[0025]图4是本专利技术一实施例提供的一种根据多个子区域的航线参考线，确定多个子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线的示意图；
[0026]图5是本专利技术一实施例提供的确定起始作业区域的航线的终点的示意图；
[0027]图6是本专利技术一实施例提供的确定除起始作业区域外的子区域的航线的终点的示意图；
[0028]图7是本专利技术一实施例提供的根据交点的位置信息以及多个子区域的作业顺序，确定作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线的示意图；
[0029]图8是本专利技术一实施例提供的根据子区域的航线参考线、多个子区域的作业顺序以及连接航线，确定无人飞行器的作业航线的示意图；
[0030]图9是本专利技术一实施例中的无人飞行器的航线规划装置的结构框图。
具体实施方式
[0031]由于大型禁飞区通常横跨了多条航线段，因此现有在每条航线段上进行绕障的航线规划方式需要执行多次绕障，有时绕障航线比作业航线还长，对无人飞行器执行作业任务的执行效率带来了极为不利的影响。例如，在农业无人机领域，无人飞行器完成所有绕障
使飞行路径成倍增加，导致无人飞行器在原始航线下本可以通过一次充电即可完成一片农田的药物喷洒，而经过多次绕障后电量不足以支撑增加了绕障航线的总的航线，导致无人飞行器需要中断喷洒返回充电，或者在农药未喷完的情况下需要替换另一架无人飞行器来作业的情况发生。另外，从飞行安全性考虑，现有航线规划方式中，一旦无人飞行器前方有禁飞区或障碍物，就要进行绕障，由于禁飞区通常具有复杂的属性，频繁的绕障给无人飞行器带来了极大的飞行安全风险。
[0032]对于此，本专利技术按照禁飞区的几何特征，将目标区域分割成多个与禁飞区不重合子区域，再根据多个子区域的航线参考线确定各子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线，最后根据子区域的航线参考线作业顺序以及连接航线确定无人飞行器的作业航线，采用区域分割环绕禁飞区执行作业任务，解决了现有在每条航线上进行绕障的方式导致的对大型禁飞区执行效率低的问题，避免了无人飞行器对禁飞区的多次避障，减少了非作业航线的长度，提升了无人飞行器的作业效率；同时，缩短了无人机在作业过程中与禁飞区近距离接触的时间，提高了无人飞行器飞行安全性。
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无人飞行器的航线规划方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设的航线规划信息，在目标区域中生成多条航线参考线；获取所述目标区域内的禁飞区的位置信息；根据所述禁飞区的位置信息，将所述目标区域分割成多个子区域，使得所述子区域与所述禁飞区不重合，其中，每个子区域中的航线参考线与该子区域的交点的数量小于或等于2；根据多个所述子区域的航线参考线，确定多个所述子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线；根据所述子区域的航线参考线、多个所述子区域的作业顺序以及所述连接航线，确定所述无人飞行器的作业航线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航线规划信息包括：多条所述航线参考线之间的位置关系和所述航线参考线的方向。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多条所述航线参考线大致平行。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述位置关系包括：相邻两条所述航线参考线之间的间距。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子区域包括凸多边形、圆形、椭圆形中的至少一种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述禁飞区的位置信息包括：所述禁飞区的边界位置信息。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述禁飞区包括以下至少一种：预设的禁飞区、所述目标区域中的障碍物所在区域、所述目标区域中面积大于预设面积阈值的非作业区域。8.根据权利要求1或6或7所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标区域内的禁飞区的位置信息，包括：识别所述目标区域中的禁飞区，获取所述禁飞区的位置信息；和/或根据获取的对所述目标区域输入的禁飞区指示，确定所述禁飞区的位置信息，其中所述禁飞区指示包括禁飞区的边界轨迹和/或禁飞区位置。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述子区域的航线参考线，确定多个所述子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线，包括：获取每个子区域中位于最外侧的两条航线参考线与所述子区域的边界的交点的位置信息；根据所述交点的位置信息，确定多个所述子区域的作业顺序；根据所述交点的位置信息以及多个所述子区域的作业顺序，确定作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述交点的位置信息，确定多个所述子区域的作业顺序，包括：确定多个所述子区域中所述无人飞行器的起始作业区域；根据所述起始作业区域的交点的位置信息以及除起始作业区域外的子区域的交点的位置信息，确定所述除起始作业区域外的子区域的作业顺序。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定多个所述子区域中所述无人飞行器的起始作业区域，包括：获取所述无人飞行器的当前位置信息；根据所述交点的位置信息和所述当前位置信息，确定距离所述无人飞行器的当前位置最近的交点；将所述距离所述无人飞行器的当前位置最近的交点所在子区域确定为所述无人飞行器的起始作业区域。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定多个所述子区域中所述无人飞行器的起始作业区域，包括：获取第一用户指令，其中所述第一用户指令用于指示多个所述子区域中的指定子区域作为所述无人飞行器的起始作业区域；根据所述第一用户指令，将所述指定子区域确定为所述无人飞行器的起始作业区域。13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始作业区域的交点的位置信息以及除起始作业区域外的子区域的交点的位置信息，确定所述除起始作业区域外的子区域的作业顺序，包括：确定所述起始作业区域的航线的起点；根据所述起始作业区域的航线的起点和所述起始作业区域的航线参考线，确定所述起始作业区域的航线的终点；根据所述起始作业区域的终点的位置信息以及除起始作业区域外的子区域的交点的位置信息，确定所述除起始作业区域外的子区域的作业顺序。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始作业区域的终点的位置信息以及除起始作业区域外的子区域的交点的位置信息，确定所述除起始作业区域外的子区域的作业顺序，包括：根据当前子区域的终点的位置信息以及未确定作业顺序的子区域的交点的位置信息，确定所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域，其中，所述当前子区域包括所述起始作业区域；将所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域的一个确定为所述当前子区域的下一作业子区域。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述将所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域中的一个确定为所述当前子区域的下一作业子区域，包括：将所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域且位于指定方向上的子区域确定为下一作业子区域。16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述将所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域的一个确定为所述当前子区域的下一作业子区域，包括：根据当前子区域的终点的位置信息以及所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域的交点的位置信息，确定所述当前子区域的终点与所述未确定作业顺序的子区域中与所述当前子区域相邻的子区域的交点的距离；将距离最小的交点所在的子区域确定为所述下一作业区域。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述交点的位置信息以及多个所述子区域的作业顺序，确定作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线，包括：确定所述起始作业区域的航线的起点；根据所述起始作业区域的航线的起点和所述起始作业区域的航线参考线，确定所述起始作业区域的航线的终点；根据所述起始作业区域的终点的位置信息、除起始作业区域外的子区域的交点的位置信息以及多个所述子区域的作业顺序，确定所述除起始作业区域外的子区域的航线的起点；根据所述除起始作业区域外的子区域的航线的起点和所述除起始作业区域外的子区域的航线参考线，确定所述除起始作业区域外的子区域的航线的终点；根据多个所述子区域的作业顺序，连接作业顺序相邻的两个子区域中作业顺序靠前的子区域的航线的终点和作业顺序靠后的子区域的航线的起点，生成作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始作业区域的终点的位置信息、除起始作业区域外的子区域的交点的位置信息以及多个所述子区域的作业顺序，确定所述除起始作业区域外的子区域的航线的起点，包括：根据当前子区域的航线的终点的位置信息以及与当前子区域作业顺序相邻的下一作业子区域的交点的位置信息，确定所述当前子区域的终点与所述下一作业子区域的交点的距离，其中，所述当前子区域包括起始作业区域；将距离最小的交点确定为所述下一作业区域的航线的起点。19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述根据所述除起始作业区域外的子区域的航线的起点和所述除起始作业区域外的子区域的航线参考线，确定所述除起始作业区域外的子区域的航线的终点，包括：根据所述除起始作业区域外的子区域的航线的起点，将所述除起始作业区域外的子区域中相邻两条航线参考线的其中一侧的端点连接，以形成一条航线；将所述除起始作业区域外的子区域的航线上远离该航线的起点的一端端点确定为所述子区域的终点。20.根据权利要求13或17所述的方法，其特征在于，所述确定所述起始作业区域的航线的起点包括：获取所述无人飞行器的当前位置信息；根据所述当前位置信息和所述起始作业区域的交点的位置信息，确定所述起始作业区域的航线的起点。21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述起始作业区域的航线的起点为所述起始区域的交点中距离所述无人飞行器的当前位置最近的交点。22.根据权利要求13或17所述的方法，其特征在于，所述确定所述起始作业区域的起点，包括：获取第二用户指令，其中所述第二用户指令用于指示所述起始作业区域的交点中指定交点作为所述起始作业区域的起点；根据所述第二用户指令，将所述指定交点确定为所述起始作业区域的起点。
23.根据权利要求13或17所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始作业区域的航线的起点和所述起始作业区域的航线参考线，确定所述起始作业区域的航线的终点，包括：根据所述起始作业区域的航线的起点，将所述起始作业区域中相邻两条航线参考线的其中一侧的端点连接，以形成一条航线；将所述起始作业区域的航线上远离所述起始作业区域的航线的起点的一端端点确定为所述起始作业区域的终点。24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述子区域的航线参考线，确定多个所述子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线之后，所述根据所述子区域的航线参考线、多个所述子区域的作业顺序以及所述连接航线，确定所述无人飞行器的作业航线之前，还包括：根据所述禁飞区的位置信息，调整所述连接航线的位置，使得所述连接航线与所述禁飞区不相交。25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述子区域的航线参考线、多个所述子区域的作业顺序以及所述连接航线，确定所述无人飞行器的作业航线，包括：根据多个所述子区域的作业顺序，将所述子区域的航线参考线和所述连接航线连接形成一条航线，以生成所述无人飞行器的作业航线。26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法的执行主体为能够与无人飞行器通信的设备，所述方法还包括：将所述无人飞行器的作业航线发送给所述无人飞行器，以使得所述无人飞行器按照所述作业航线进行作业。27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述能够与无人飞行器通信的设备包括以下至少一种：所述无人飞行器的服务器、所述无人飞行器的控制设备。28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法的执行主体为无人飞行器，所述方法还包括：按照所述作业航线进行作业。29.根据权利要求26或28所述的方法，其特征在于，所述无人飞行器的作业包括以下中的一种或多种：喷洒、播种、测绘、巡线。30.一种无人飞行器的航线规划装置，其特征在于，所述装置包括：存储装置，用于存储程序指令；以及一个或多个处理器，调用所述存储装置中存储的程序指令，当所述程序指令被执行时，所述一个或多个处理器单独地或共同地被配置成用于实施如下操作：根据预设的航线规划信息，在目标区域中生成多条航线参考线；获取所述目标区域内的禁飞区的位置信息；根据所述禁飞区的位置信息，将所述目标区域分割成多个子区域，使得所述子区域与所述禁飞区不重合，其中，每个子区域中的航线参考线与该子区域的交点的数量小于或等于2；根据多个所述子区域的航线参考线，确定多个所述子区域的作业顺序以及作业顺序相邻的两个子区域之间的连接航线；
根据所述子区域的航线参考线、多个所述子区域的作业顺序以及所述连接航线，确定所述无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹亭，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：