起伏地面的地形预测方法、装置、雷达、无人机和作业控制方法制造方法及图纸

一种起伏地面的地形预测方法、装置、雷达、无人机和作业控制方法，无人机搭载雷达，该地形预测方法包括：获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据(S110)；根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面(S120)；根据拟合平面确定全向扫描区域的地形参数(S130)；根据地形参数调整无人机的飞行动作(S140)。该地形预测方法更全面预测无人机所处区域的地形。机所处区域的地形。机所处区域的地形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】起伏地面的地形预测方法、装置、雷达、无人机和作业控制方法


[0001]本说明书涉及无人机
，尤其涉及一种起伏地面的地形预测方法、装置、雷达、无人机和作业控制方法。

技术介绍

[0002]目前无人机可以应用于多种场景，以农业领域为例，无人机可以撒播、喷洒农药等，给农业领域带来了极大的好处。在这些作业场景下，无人机大多需要近地飞行，并且要避免爬坡时误撞地面。在较平坦的地面上，可以基于全球定位系统(GPS)等较顺利地完成上述任务；但是在不平整的区域飞行时，无人机需要提前进行动作调整，进行爬坡、下坡、减速、刹车等操作，实现安全飞行或降落；这样才能使得无人机更好地完成上述作业。因此，无人机需要先预测其作业的地面的地形的状况，如平整度。

技术实现思路

[0003]基于此，本说明书提供了一种起伏地面的地形预测方法、装置、雷达、无人机和作业控制方法，可以根据对无人机各方位，如前方、后方、左侧、右侧地面的探测，更全面的预测无人机所处区域的地形。
[0004]第一方面，本说明书提供了一种起伏地面的地形预测方法，所述方法包括：
[0005]获取雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；
[0006]根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；
[0007]根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度。
[0008]第二方面，本申请提供了一种起伏地面的地形预测装置，所述地形预测装置包括存储器和处理器；
[0009]所述存储器用于存储计算机程序；
[0010]所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
[0011]获取雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；
[0012]根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；
[0013]根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度。
[0014]第三方面，本申请提供了一种雷达，所述雷达包括存储器和处理器；
[0015]所述存储器用于存储计算机程序；
[0016]所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
[0017]获取雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；
[0018]根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；
[0019]根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度。
[0020]第四方面，本申请提供了一种无人机作业控制方法，所述无人机搭载雷达，在起伏地面作业，所述方法包括：
[0021]获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；
[0022]根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；
[0023]根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度；
[0024]根据所述地形参数调整所述无人机的飞行动作。
[0025]第五方面，本申请提供了一种无人机，所述无人机包括存储器和处理器；
[0026]所述存储器用于存储计算机程序；
[0027]所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
[0028]获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；
[0029]根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；
[0030]根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度；
[0031]根据所述地形参数调整所述无人机的飞行动作。
[0032]第六方面，本说明书提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器以实现上述的方法。
[0033]本说明书实施例提供了一种起伏地面的地形预测起伏地面的地形预测方法、装置、雷达、无人机和作业控制方法、计算机可读存储介质，通过获取无人机搭载的雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域的探测数据，根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；以实现根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数；并根据所述地形参数调整所述无人机的飞行动作。由于全向扫描区域包括了无人机前后左右不同方向，得到的地形参数更全局化和准确，从而可以更安全的控制无人机的飞行动作。
[0034]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书的公开内容。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本说明书实施例技术方案，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，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本说明书一实施例提供的一种无人机作业控制方法的流程示意图；
[0037]图2是本说明书实施例一种无人机的结构示意图；
[0038]图3是本说明书实施例提供的雷达的结构示意图，其中壳体未示出；
[0039]图4是本说明书实施例提供的雷达的剖视图，其中壳体未示出；
[0040]图5是是本申请实施例提供的转轴与预设平面相交的示意图；
[0041]图6是本说明书实施例一种雷达的结构示意图；
[0042]图7是本说明书实施例一种地形预测装置的结构示意图；
[0043]图8是本说明书实施例中雷达在旋转过程中对全向扫描区域进行扫描的示意图；
[0044]图9是雷达扫描一地面点获取探测数据的示意图；
[0045]图10是全向扫描区域内若干地面点在大地坐标系上的分布示意图；
[0046]图11是全向扫描区域的拟合平面的示意图；
[0047]图12是本说明书一实施例提供的一种无人机的示意性框图。
具体实施方式
[0048]下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
[0049]附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0050]下面结合附图，对本说明书的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0051]请参阅图1，图1是本说明书一实施例提供的一种无人机作业控制方法的流程示意图。
[0052]所述无人机作业控制方法可以应用在无人机中，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种起伏地面的地形预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全向扫描区域的地形参数还包括如下至少一种：所述全向扫描区域的坡度、所述雷达正下方地面的高度值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据，包括：获取所述全向扫描区域若干地面点相对于所述雷达的探测距离和方位角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述雷达在探测各所述地面点时对应的雷达旋转角度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据，还包括：根据所述地面点对应的雷达旋转角度、探测距离和方位角确定各所述地面点相对于所述雷达在多个方向上的距离。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据，包括：获取所述全向扫描区域若干地面点相对于所述雷达在多个方向上的距离。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述地面点相对于所述雷达在多个方向上的距离，包括：所述地面点在所述雷达的雷达坐标系下的位置坐标；所述雷达坐标系以所述雷达的旋转中心为原点，以所述雷达的正下方为第一轴方向，以所述雷达的正前方向为第二轴方向，以垂直于所述第一轴方向和所述第二轴方向的方向为第三轴方向。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面，包括：根据所述探测数据确定所述全向扫描区域中若干地面点在大地坐标系下的坐标数据；根据所述若干所述地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过无人机搭载的惯性测量单元和/或所述雷达搭载的惯性测量单元获取所述雷达的姿态信息。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定所述全向扫描区域中各所述地面点在大地坐标系下的坐标数据，包括：根据所述雷达的姿态信息和所述探测数据确定各所述地面点在大地坐标系下的坐标数据。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述大地坐标系的原点位于所述雷达的正下方，所述大地坐标系以大地原点的正北方向或正南方向为第四轴方向，以大地原点的
正东方向或正西方向为第五轴方向，以垂直于所述第四轴方向和所述第五轴方向的方向为第六轴方向；所述地面点在所述大地坐标系下的坐标数据包括所述地面点相对于所述大地原点在所述第四轴方向、第五轴方向、第六轴方向上的距离。12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述若干地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面，包括：对所述若干地面点的坐标数据进行筛选，根据筛选后的地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述对所述若干地面点的坐标数据进行筛选，根据筛选后的地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面，包括：根据所述若干地面点的坐标数据对所述若干地面点进行聚类分析，确定满足聚类条件的地面点；根据满足聚类条件的地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述若干地面点的坐标数据对所述若干地面点进行聚类分析，确定满足聚类条件的地面点，包括：循环执行：确定一所述地面点为待聚类点，确定所述待聚类点的搜索范围内地面点的个数，若所述个数不大于预设的聚类阈值则剔除所述待聚类点；直至所述若干地面点均被确定为待聚类点；确定未剔除的待聚类点为满足所述聚类条件的地面点。15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述若干地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面，包括：从所述若干地面点中确定至少三个地面点，根据所述至少三个地面点确定一目标平面；根据所述若干地面点的坐标数据确定各所述地面点到所述目标平面的平面距离；若平面距离不大于距离阈值的地面点的个数不小于预设的个数阈值，根据所述平面距离不大于距离阈值的地面点拟合得到所述全向扫描区域的拟合平面。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述根据所述若干地面点的坐标数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面，还包括：如果拟合平面的截距与所有局内点的高度值的差值不小于预先设置的阈值，返回所述从所述若干地面点中确定至少三个地面点，根据所述至少三个地面点确定一目标平面；根据所述若干地面点的坐标数据确定各所述地面点到所述目标平面的平面距离；若平面距离不大于距离阈值的地面点的个数不小于预设的个数阈值，根据所述平面距离不大于距离阈值的地面点拟合得到所述全向扫描区域的拟合平面的步骤继续执行，所述至少三个地面点与上一次确定的三个地面点中至少一个不同。17.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，包括：根据多个所述地面点的坐标数据，确定多个所述地面点到所述拟合平面的距离的均值，根据所述均值确定所述全向扫描区域的平整度。18.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述拟合平面确定所述全向扫
描区域的地形参数，包括：确定坡度方向；确定所述拟合平面在所述坡度方向上的坡度。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述确定坡度方向，包括：确定搭载所述雷达的无人机的飞行方向为所述坡度方向。20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述确定所述拟合平面在所述坡度方向上的坡度，包括：根据所述拟合平面的法向量确定所述拟合平面在所述坡度方向上的坡度。21.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，包括：根据所述拟合平面的截距确定所述雷达正下方地面的高度值。22.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述雷达搭载于无人机，所述雷达包括天线机构，所述天线机构能够相对所述无人机的机身绕预设转轴旋转，用于探测所述无人机侧面的障碍物；所述雷达位于所述机身的底部下方，且所述转轴与预设平面相交，所述预设平面为所述无人机的俯仰轴和横滚轴所在的平面。23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述转轴与所述预设平面之间的夹角为60
°-
90
°
。24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述转轴与所述预设平面大致垂直；和/或，所述转轴与所述机身的中心线大致重合。25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述雷达通过安装结构安装在所述无人机的着陆架上，所述安装结构位于所述雷达与所述机身之间。26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述转轴与所述无人机的航向轴呈锐角。27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述锐角为0
°-
30
°
。28.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述天线机构绕所述转轴的旋转角度范围大于或等于360
°
。29.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述雷达为连续波雷达。30.一种起伏地面的地形预测装置，其特征在于，所述地形预测装置包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：获取雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度。31.一种雷达，其特征在于，所述雷达包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：获取雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；
根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度。32.一种无人机作业控制方法，所述无人机搭载雷达，在起伏地面作业，其特征在于，所述方法包括：获取所述雷达在对地旋转扫描过程获得的全向扫描区域探测数据；根据所述探测数据拟合出所述全向扫描区域的拟合平面；根据所述拟合平面确定所述全向扫描区域的地形参数，所述地形参数包括所述全向扫描区域的平整度；根据所述地形参数调整所述无人机的飞行动作。33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述全向扫描区域的地形参数还包括如下至少一种：所述全向扫描区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝煌剑，王春明，高迪，
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：