[发明专利]基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统及方法

权利要求书

1.一种基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统的方法，系统包括：APP模块、巡航模块以及避障模块，其中APP模块负责发送起飞、降落命令，并实时显示图传画面，巡航模块包括GPS校准模块、返回基线模块和转向模块，GPS校准模块负责GPS坐标获取和校准，返回基线模块负责避障结束后安全回到基线上，转向模块负责到达转弯处平稳调整方向并计算下一目标点，避障模块包括判断模块和决策模块，其中判断模块负责判断是否该方向有障碍物，决策模块负责得出当前避障进行到哪个步骤；其特征在于，所述方法如下：步骤1)APP端发送起飞命令，M100进入避障模式一，即控制权在避障模式，调整高度后，进入巡航模式，即控制权在巡航模式；巡航模式中，M100按照巡航规划出的轨迹飞行，云台按照一定角度摆动，并将拍摄到的画面实时传送到APP端；步骤2)巡航的速度随计算的结果变化；图像传感器1号始终开启，方向为前方；结合深度图数据和超声波数据，判断前方是否有障碍物；若是，避障模式申请控制权，巡航模式在非转弯的情况下会把控制权交给避障模式，进入避障模式一；步骤3)图像传感器2号右边开启，判断右方是否有障碍物；若是，右方不安全，M100左转直到前方无障碍物，进入“左转后”状态；若否，右方安全，M100右转直到前方无障碍物；步骤4)进入“右转后”状态；“左/右转后”状态中，云台在图像传感器方向和地面之间90°摆动，图像传感器2号右/左方开启，优先判断前方是否有障碍物；若是，M100左/右转直到前方无障碍物；若否，判断右/左方是否安全；若否，M100继续前进；若是，M100右/左转，判断方向是否为巡航的方向；若否，M100继续右/左转直到方向为巡航方向；若是，M100此时为“前进”状态且偏左/右，判断右/左方是否有障碍物；若是，M100前进直到右/左方无障碍物，然后向右/左平移；若否，向右/左平移直到回到基线上，控制权交还给巡航模式；步骤5)当电量小于一定阈值或用户在APP上点击返航时，M100进入避障模式二；图像传感器2号上方开启，判断上方是否有障碍物；若是，M100按照避障模式一飞行，直到上方无障碍物；若否，M100上升到一定高度，直接飞回起点，任务结束；

所述步骤1)中，所述巡航模式中，M100按照预先规定的轨迹飞行，云台按照一定角度摆动，并将拍摄到的画面实时传送到APP端的步骤包括：确定飞行轨迹之前，首先要先获取到巡航区域四个顶点的GPS坐标，飞行轨迹采用蛇形迂回的方式，无人机在每走一段折线时，才会计算该线的终点和要转弯的地方；在巡航模式中，云台的摆动角度为左右摆动45°，飞行高度2m；

所述步骤2)中，巡航的速度随计算的结果变化具体如下，若在前进方向上没有检测到障碍物且超声波数据大于一定阈值时，以快速前进；若超声波数据小于该阈值时，无人机以慢速前进，进入预警状态，即前方可能出现障碍物；若前方检测到障碍物，则无人机以一个更慢的速度进入避障模式，在这里，判断是否有障碍物的超声波阈值小于进入预警状态的超声波阈值；避障结束后，再通过新一轮的判断决定巡航速度；

所述步骤2)中，判断前方是否有障碍物的步骤如下：首先获取最原始的深度图数据和超声波数据，超声波数据为无人机到最近障碍物的距离，深度图数据为未经处理的单通道图像；然后对获取到的深度图进行腐蚀、膨胀、二值化，得到一个二值化后的图像，且障碍物此时在图像中显示为白色，然后计算所有连续白色区域的面积，当至少一个连续白色的面积大于一定的阈值时，认为该方向上有障碍物。

2.根据权利要求1所述的基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统的方法，其特征在于，所述步骤4)中，进入“右转后”状态的步骤如下，M100观察前方是否有障碍物，当发现前方危险时，图像传感器2号默认右边开启，这时观察右边是否安全，安全则右转，不安全则左转。

3.根据权利要求2所述的基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统的方法，其特征在于，所述步骤4)中，优先判断前方是否有障碍物的步骤如下：在“左/右转后”状态中，每一次判断前方是否有障碍物，都是优先判断运动的方向是否有障碍物，然后再判断另一个图像传感器的数据。