一种无人机自动避障方法及其装置与流程

本发明涉及无人机植保技术领域，尤指一种无人机自动避障方法及其装置。

背景技术

随着科技发展，无人机已经广泛的应用于生活的各方各面，其中，无人机为利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。

在无人机飞行之前，首先通过打点以确定自动飞行航线，同时也进行障碍物打点，以实现在规划航线时避开障碍物。然而，本领域技术人员在实现上述现有技术的过程中发现，对于突然出现在自动飞行航线的障碍物，无人机无法进行实时避障，从而导致无人机作业效率较低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机自动避障方法及其装置，能够解决导致无人机作业效率较低的问题。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种无人机自动避障方法，包括：

获取障碍物信息，所述障碍物信息包括自动飞行航线上存在障碍物的信息；

在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器；

在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。

进一步的，所述获取障碍物信息之后，还包括：

获取第一摇杆的第一摇杆量，所述第一摇杆量包括设置在所述遥控器的第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移；

在确定所述第一摇杆量大于或等于预设值时，控制所述无人机在自动飞行模式下接收所述遥控器发送的所述飞行避障消息。

进一步的，所述在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息之前，还包括：

获取所述第一摇杆的第二摇杆量和第二摇杆的第三摇杆量，所述第二摇杆量包括所述第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移，所述第三摇杆量包括设置在所述遥控器的第二摇杆距离第二摇杆初始点的位移；

根据所述第二摇杆量和所述第三摇杆量，确定所述所述无人机是否飞过所述障碍物；

在确定所述第二摇杆量和所述第三摇杆量均小于第二预设值时，确定所述无人机飞过所述障碍物。

进一步的，所述根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，包括：

获取所述第一摇杆的第一摇杆偏移量、所述第二摇杆的第二摇杆偏移量和所述第三摇杆的第三摇杆偏移量；

将所述第一摇杆的第一经度偏移量与所述第二摇杆的第二经度偏移量相减的差值与第一经度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二经度值，所述第一经度偏移量包括航向角的正旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二经度偏移量包括航向角的余旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积，所述第一经度值包括在所述第一摇杆和所述第二摇杆移动前所述无人机的经度值，所述第二经度值包括所述第一摇杆和所述第二摇杆移动后所述无人机的经度值；

将所述第一摇杆的第一纬度偏移量、所述第二摇杆的第二纬度偏移量和第一纬度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二纬度值，所述第一纬度偏移量包括航向角的余旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二纬度偏移量包括航向角的正旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积，所述第一纬度值包括在所述第一摇杆和所述第二摇杆移动前所述无人机的纬度值，所述第二纬度值包括所述第一摇杆和所述第二摇杆移动后所述无人机的纬度值；

将所述第三摇杆的第一高度偏移量与第一高度值的相加，获得的和数确定为所述无人机的第二高度值。

进一步的，所述第一摇杆包括：副翼杆；所述第二摇杆包括：升降杆；所述第三摇杆包括：油门杆。

本发明还提供了一种无人机自动避障装置，包括：

获取模块，用于获取障碍物信息，所述障碍物信息包括自动飞行航线上存在障碍物的信息；

处理模块，用于在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器；

发送模块，用于在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。

进一步的，所述获取模块，还用于获取第一摇杆的第一摇杆量，所述第一摇杆量包括设置在所述遥控器的第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移；

所述处理模块，还用于在确定所述第一摇杆量大于或等于预设值时，控制所述无人机在自动飞行模式下接收所述遥控器发送的所述飞行避障消息。

进一步的，所述获取模块，还用于获取所述第一摇杆的第二摇杆量和第二摇杆的第三摇杆量，所述第二摇杆量包括所述第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移，所述第三摇杆量包括设置在所述遥控器的第二摇杆距离第二摇杆初始点的位移；

所述处理模块，还用于根据所述第二摇杆量和所述第三摇杆量，确定所述所述无人机是否飞过所述障碍物；在确定所述第二摇杆量和所述第三摇杆量均小于第二预设值时，确定所述无人机飞过所述障碍物。

进一步的，所述获取模块，还用于获取所述第一摇杆的第一摇杆偏移量、所述第二摇杆的第二摇杆偏移量和所述第三摇杆的第三摇杆偏移量；

所述处理模块，还用于获取所述第一摇杆的第一摇杆偏移量、所述第二摇杆的第二摇杆偏移量和所述第三摇杆的第三摇杆偏移量；将所述第一摇杆的第一经度偏移量与所述第二摇杆的第二经度偏移量相减的差值与第一经度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二经度值，所述第一经度偏移量包括航向角的正旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二经度偏移量包括航向角的余旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积，所述第一经度值包括在所述第一摇杆和所述第二摇杆移动前所述无人机的经度值，所述第二经度值包括所述第一摇杆和所述第二摇杆移动后所述无人机的经度值；将所述第一摇杆的第一纬度偏移量、所述第二摇杆的第二纬度偏移量和第一纬度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二纬度值，所述第一纬度偏移量包括航向角的余旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二纬度偏移量包括航向角的正旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积，所述第一纬度值包括在所述第一摇杆和所述第二摇杆移动前所述无人机的纬度值，所述第二纬度值包括所述第一摇杆和所述第二摇杆移动后所述无人机的纬度值；将所述第三摇杆的第一高度偏移量与第一高度值的相加，获得的和数确定为所述无人机的第二高度值。

进一步的，所述第一摇杆包括：副翼杆；所述第二摇杆包括：升降杆；所述第三摇杆包括：油门杆。

与现有技术相比，本发明通过获取障碍物信息，所述障碍物信息包括自动飞行航线上存在障碍物的信息；在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器；在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。实现了在突然发现的障碍物时，无人机在自动飞行模式下进行避障，并且在绕开障碍物后自行飞回原设的自动飞行航线，进而提高了无人机作业效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明无人机自动避障方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明无人机自动避障方法一实施例的原理示意图；

图3为本发明无人机自动避障装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1为本发明无人机自动避障方法一实施例的流程示意图。如图1所示，本实施例的执行主体是无人机自动避障装置，其中，无人机自动避障装置可以独立设置，也可以设置在无人机上。本实施例的适用场景为无人机避障时。本实施例提供的无人机自动避障方法，包括：

步骤101、获取障碍物信息。

具体的，无人机在自动飞行模式下，飞行至距离障碍物一预设距离时，无人机自动避障装置可以接收到障碍物信息，其中，障碍物信息可以包括自动飞行航线上存在障碍物的信息，其中，该障碍物信息可以是障碍物的位置信息。

步骤102、在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息。

具体的，无人机在自动飞行模式下按照自动飞行航线飞行的过程中，突然在自动飞行航线上出现障碍物时，现有技术中如果操作人员发现及时，可以将无人机的操作模式从自动飞行模式切换到手动操作模式，然后通过手动遥控无人机进行避障，在通过障碍物后，重新确定无人机的自动飞行航线，然后再切换到自动飞行模式下进行自动飞行，或者，现有技术中操作人员发现不及时，无人机则会直接冲向障碍物。本实施例的无人机在自动飞行模式下按照自动飞行航线飞行的过程中，在自动飞行航线上突然出现障碍物时，通过接收遥控器向无人机发送消息，以使无人机在自动飞行模式下，根据遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，即实现对障碍物的避障处理，其中，该飞行避障消息可以包括指示无人向左飞行，向右飞行和向高或向底飞行的消息。需要说明的是，本实施例中的所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器。

步骤103、在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息。

在本实施例中，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。

具体的，在操作人员确定无人机已经绕过避障物后，无人机自动避障装置可以向无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，以使无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线，在飞回至自动飞行航线之后，在自动飞行模式下继续沿着自动飞行航线飞行。或者，无人机的感测系统确认无人机已经飞过障碍物时，无人机自动避障装置向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息，以使无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线，在飞回至自动飞行航线之后，在自动飞行模式下继续沿着自动飞行航线飞行。

在本实施例中，获取障碍物信息，所述障碍物信息包括自动飞行航线上存在障碍物的信息；在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器；在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。实现了在突然发现的障碍物时，无人机在自动飞行模式下进行避障，并且在绕开障碍物后自行飞回原设的自动飞行航线，进而提高了无人机作业效率。

进一步的，在本实施例的基础上，所述获取障碍物信息之后，还包括：

获取第一摇杆的第一摇杆量，所述第一摇杆量包括设置在所述遥控器的第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移；

在确定所述第一摇杆量大于或等于预设值时，控制所述无人机在自动飞行模式下接收所述遥控器发送的所述飞行避障消息。

具体的，在获取摇杆向左或向右打满时，即第一摇杆量大于或等于预设值时，控制所述无人机在自动飞行模式下接收所述遥控器发送的消息。举例来讲，第一摇杆可以为遥控器的副翼杆。

优选的，在上述实施例的基础上，所述在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息之前，还包括：

获取所述第一摇杆的第二摇杆量和第二摇杆的第三摇杆量，所述第二摇杆量包括所述第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移，所述第三摇杆量包括设置在所述遥控器的第二摇杆距离第二摇杆初始点的位移；

根据所述第二摇杆量和所述第三摇杆量，确定所述所述无人机是否飞过所述障碍物；

在确定所述第二摇杆量和所述第三摇杆量均小于第二预设值时，确定所述无人机飞过所述障碍物。

举例来讲，当第一摇杆设置在第一摇杆初始点，同时第二摇杆设置在第二摇杆初始点时，可以确定无人机已经飞过所述障碍物。

可选的，在上述实施例的基础上，所述第一摇杆包括：副翼杆；所述第二摇杆包括：升降杆；所述第三摇杆包括：油门杆。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述所述根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，包括：

获取所述第一摇杆的第一摇杆偏移量、所述第二摇杆的第二摇杆偏移量和所述第三摇杆的第三摇杆偏移量；

将所述第一摇杆的第一经度偏移量与所述第二摇杆的第二经度偏移量相减的差值与第一经度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二经度值，所述第一经度偏移量包括航向角的正旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二经度偏移量包括航向角的余旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积，所述第一经度值包括在所述第一摇杆和所述第二摇杆移动前所述无人机的经度值，所述第二经度值包括所述第一摇杆和所述第二摇杆移动后所述无人机的经度值；

将所述第一摇杆的第一纬度偏移量、所述第二摇杆的第二纬度偏移量和第一纬度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二纬度值，所述第一纬度偏移量包括航向角的余旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二纬度偏移量包括航向角的正旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积，所述第一纬度值包括在所述第一摇杆和所述第二摇杆移动前所述无人机的纬度值，所述第二纬度值包括所述第一摇杆和所述第二摇杆移动后所述无人机的纬度值；

将所述第三摇杆的第一高度偏移量与第一高度值的相加，获得的和数确定为所述无人机的第二高度值。

图2为本发明无人机自动避障方法一实施例的原理示意图。如图2所示，本实施例的适用场景为无人机避障时。本实施例提供的无人机自动避障方法，包括：

无人机在自动飞行模式下，沿自动飞行航线上飞行时，该自动飞行航线包括在无人机自动飞行之前，通过打点获得起始点与目标点，将该起始点与目标点之间直线确定为自动飞行航线，举例来讲，该起始点的经度、纬度和高度的坐标信息分别为(positionpre.lat，positionpre.lon，positionpre.alt)，目标点的经度、纬度和高度的坐标信息分别为(positioncur.lat，positioncur.lon，positioncur.alt)；

进一步的，无人机在自动飞行模式下按照自动飞行航线飞行的过程中，突然在自动飞行航线上出现障碍物时，将遥控器副翼杆(s1)向左或向右打满杆,通过无人机自动避障装置根据该副翼杆的第一摇杆量，确认该副翼杆触发了在无人机的自动飞行模式下，接收遥控器发送的飞行避障消息，同时，无人机自动避障装置记录无人机的当前位置坐标，即第一经度值posa_x,第一纬度值posa_y,第一高度值posa_z。接着，通过油门杆(s2)、升降杆(s3)、副翼杆(s1)对无人机飞行进行控制，以发送所述飞行避障消息，举例来讲，通过油门杆的第三摇杆量manual.z、升降杆的第二摇杆量manual.x、副翼杆的第一摇杆量manual.y，确定飞机的下一航点信息为第二经度值pos_sp_x、第二纬度值pos_sp_y、第二高度值pos_sp_z，通过以下公式进行计算：

pos_sp_x＝_pos(x)-_y_offset*sin(nav_yaw)+_x_offset*cos(nav_yaw)

pos_sp_y＝_pos(y)+_y_offset*cos(nav_yaw)+_x_offset*sin(nav_yaw)

pos_sp_z＝_pos(z)+_z_offset，其中，

_x_offset＝_params_avoid_xy_speed*manual.x

_y_offset＝_params_avoid_xy_speed*manual.y

_z_offset＝_params_avoid_z_speed*manual.z

其中，第一摇杆偏移量包括第一摇杆的第一控制摇杆量与水平方向飞行速度的系数的乘积；第二摇杆偏移量包括第二摇杆的第一控制摇杆量与水平方向飞行速度的系数的乘积；第三摇杆偏移量包括第三摇杆的第一控制摇杆量与高度方向飞行速度的系数的乘积，需要说明的是，第一控制摇杆量为无人机的自动飞行模式下，获取遥控器发送的飞行避障消息时，遥控器上的第一摇杆移动产生的摇杆量；第二控制摇杆量为无人机的自动飞行模式下，获取遥控器发送的飞行避障消息时，遥控器上的第二摇杆移动产生的摇杆量；第三控制摇杆量为无人机的自动飞行模式下，获取遥控器发送的飞行避障消息时，遥控器上的第三摇杆移动产生的摇杆量。

上述公式中，水平方向飞行速度的系数_params_avoid_xy_speed、高度方向飞行速度的系数_params_avoid_z_speed，其中，上述两个系数值可以根据实际场景进行配置，其中，nav_yaw为飞机的航向角。

进一步的，待避过障碍物时，升降杆(s3)、副翼杆(s1)回初始位，无人机检测到回中位持续时间超过t时,记录当前飞机位置(posb_x,posb_y,posb_z)。进一步的，无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息，进一步的，沿原自动飞行航线飞行至目标点(positioncur.lat，positioncur.lon，positioncur.alt)，进而退出遥控器可控状态，继续按自动飞行模式下进行飞行。

图3为本发明无人机自动避障装置一实施例的结构示意图。如图3所示，,本实施例提供的无人机自动避障装置，包括：获取模块31、处理模块32和发送模块33，其中，

获取模块31，用于获取障碍物信息，所述障碍物信息包括自动飞行航线上存在障碍物的信息；

处理模块32，用于在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器；

发送模块33，用于在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。

在本实施例中，获取障碍物信息，所述障碍物信息包括自动飞行航线上存在障碍物的信息；在无人机的自动飞行模式下，根据所述障碍物信息，获取遥控器发送的飞行避障消息，以实现对所述障碍物的绕行飞行，所述遥控器包括与所述无人机连接的遥控器；在确定所述无人机飞过所述障碍物时，向所述无人机发送飞回所述自动飞行航线的飞回消息，所述飞回消息包括指示所述无人机沿垂直于所述自动飞行航线的方向直线飞回至所述自动飞行航线的消息。实现了在突然发现的障碍物时，无人机在自动飞行模式下进行避障，并且在绕开障碍物后自行飞回原设的自动飞行航线，进而提高了无人机作业效率。

在上述实施例的基础上，所述获取模块31，还用于获取第一摇杆的第一摇杆量，所述第一摇杆量包括设置在所述遥控器的第一摇杆距离摇杆初始点的位移；

所述处理模块32，还用于在确定所述第一摇杆量大于或等于预设值时，控制所述无人机在自动飞行模式下接收所述遥控器发送的消息。

所述获取模块31，还用于获取所述第一摇杆的第二摇杆量和第二摇杆的第三摇杆量，所述第二摇杆量包括所述第一摇杆距离第一摇杆初始点的位移，所述第三摇杆量包括设置在所述遥控器的第二摇杆距离第二摇杆初始点的位移；

所述处理模块32，还用于根据所述第二摇杆量和所述第三摇杆量，确定所述所述无人机是否飞过所述障碍物；在确定所述第二摇杆量和所述第三摇杆量均小于第二预设值时，确定所述无人机飞过所述障碍物。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述获取模块31，还用于获取所述第一摇杆的第一摇杆偏移量、所述第二摇杆的第二摇杆偏移量和所述第三摇杆的第三摇杆偏移量；

所述处理模块32，还用于将所述第一摇杆的第一经度偏移量、所述第二摇杆的第二经度偏移量和第一经度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二经度值，所述第一经度偏移量包括航向角的正旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二经度偏移量包括航向角的余旋值与所述第二摇杆偏移量的乘积；将所述第一摇杆的第一纬度偏移量、所述第二摇杆的第二纬度偏移量和第一纬度值相加，获得的和数确定为所述无人机的第二纬度值，所述第一纬度偏移量包括航向角的余旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积，所述第二纬度偏移量包括航向角的正旋值与所述第一摇杆偏移量的乘积；将所述第三摇杆的第一高度偏移量与第一高度值的相加，获得的和数确定为所述无人机的第二高度值。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述第一摇杆包括：副翼杆；所述第二摇杆包括：升降杆；所述第三摇杆包括：油门杆。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。