CN109254593A - 安全点、安全点获取方法、控制装置以及使用该安全点的作业方法 - Google Patents

Abstract

一种安全点、安全点获取方法、控制装置以及使用该安全点的作业方法，所述安全点位于运载工具的作业地块内，安全点与最近边界之间的距离大于或等于第二安全距离，安全点与作业地块的任意边界之间的距离均大于或等于安全距离；通过当前点的位置信息及作业地块边界信息，获取作业地块内部的安全点位置，运载工具启动自当前点驶向起始安全点，由起始安全点驶向作业路线中的第一作业点或者中断后继续作业时的第一作业点，任务执行完毕，运载工具由作业路线中的最后作业点或中断时的最后作业点驶向结束安全点，再由结束安全点驶向结束点，能够安全、快速地穿过作业地块边界，提高了运载工具作业的安全性以及作业效率。

Description

安全点、安全点获取方法、控制装置以及使用该安全点的作业 方法

技术领域

本发明涉及运载工具，尤其涉及运载工具执行任务时的安全点、安全点获取方法、控制装置以及使用该安全点的作业方法。

背景技术

随着科技的发展，无人驾驶的运载工具常常被用于代替人工执行任务，如无人机、无人车等。以无人机为例：无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是遥控行驶和/或自主控制行驶的不载人飞机。无人机不需要行驶员在机舱内进行驾驶，行驶全过程在电子设备的控制下自动完成。无人机上不用安装任何与行驶员有关的设备，这样可以腾出空间和重量装更重要的设备。按不同使用领域来划分，无人机可分为军用、民用和消费级三大类。针对民用无人机，在影视航拍、传统农林业、工业作业、灾害救援、公共安全以及消费娱乐业领域结合得到广泛应用。

农业用无人机主要用于对农药/肥料的施用，由于现有的农药/肥料的喷洒，会使作业人员暴露于化学制剂的环境中而造成对人体的不必要的伤害，因而装载有喷洒装置的无人驾驶行驶（UAV）在喷洒农药/肥料中的使用已成为的新兴的趋势。然而，使用中，作业人员远程控制无人机仍然需要大量劳动力，需要长时间的高度集中的精力和注意力。因此，使用自主无人机自动喷洒农药/肥料可以消除作业人员的高度警觉性和劳动力的需求。自主无人机能够按照指定的路线行驶，而无需作业人员人工操作无人机，减少了劳动力需求，同时提高了作业效率。

自主无人机包括定位系统（例如提供无人机位置的全球定位系统（GPS）），通信模块以接收分配的任务路线，以及使UAV自动遵循指定路线行驶的控制模块。通常的，任务路线是基于由作业人员或用户定义的作业地块而生成的。例如，作业人员可以通过在数字地图上定位地块的边界来定义作业地块；路线生成软件程序从数字地图中提取作业地块信息并计划覆盖该作业地块区域的路线。此后，将规划的路线(作业路线)发送给自主无人机，自主无人机自动按照指定的作业路线行驶喷洒整个作业地块。

在喷洒作业时，将无人机放置在具有农作物的作业地块内通常是不切实际的，因此无人机通常需要从其启动位置飞到作业地块，并且在完成作业后飞离该作业地块并结束。例如，无人机可能被放在作业地块边的道路上，启动和结束都在这条道路上。鉴于无人机的启动和结束在作业地块外面，它可能不得不沿着作业地块边界行驶以到达作业路线的第一个作业点或从路线的最后一个作业点返回。但是，这些边界可能会夹杂树木，路灯或电线等障碍物，这些障碍物都是危险的，无人机需要避开他们。

参加附图1所示，现有的无人机，一般在作业之前停靠于作业地块之外的O点，当需要在M点作业当前点作业时，无人机则从O点直线行驶到M点，当作业完毕时，从作业终点位置N点直接飞出地块，或者直线行驶回到当前点O点。边界上如果出现树木、电线杆等障碍物，如果无人机不具备自主避障功能、或者自主避障功能效果不佳，很容易发生撞击事故，即使具有较好的自主避障功能，也可能需要花费较长的时间或较大的功耗来执行自主避障功能以到达作业地块内。

发明内容

本发明目的是提供一种安全点、安全点获取方法、控制装置以及使用该安全点的作业方法。

为达到上述目的，本发明采用的第一技术方案是：一种安全点，其创新在于：所述安全点位于作业地块内，该作业地块由若干边界围成，定义安全距离；

所述安全点与作业地块的任意边界之间的距离均大于或等于所述安全距离；

运载工具从当前点到达安全点，以使运载工具安全通过作业地块边界。

上述第一技术方案中，所述当前点可以是运载工具起始点、结束点、中断后开始的当前点、结束点、任意时候开始的当前点、结束点等等。

上述第一技术方案中，将距离当前点最近的作业地块的边界定义为最近边界，定义第二安全距离，所述安全点与最近边界之间的距离大于或等于第二安全距离。

为达到上述目的，本发明采用的第二技术方案是：一种安全点获取方法，其创新在于：该获取方法用于在作业地块内寻找安全点，所述作业地块由若干边界围成；

获取作业地块的边界信息和运载工具的当前点信息，定义安全距离；

当当前点位于作业地块内，并且当前点与任意边界之间的距离大于或等于安全距离时，则当前点即为安全点；

当当前点位于作业地块外，或者当前点位于作业地块内，并且当前点与任意边界之间的距离小于安全距离时，在作业地块内寻找一与任意边界之间的距离均大于或等于安全距离的安全点。

上述第二技术方案中，当当前点位于作业地块外，或者当前点位于作业地块内，并且当前点与任意边界之间的距离小于安全距离时，通过以下方法寻找安全点：

将距离当前点最近的作业地块的边界定义为最近边界；

步骤1：找到最近边界上距离当前点最近的一点，定义为最近点，并且定义第二安全距离；

获得距离所述最近点的距离大于或等于第二安全距离，并且与所述最近点的任一相邻边界之间的距离大于或等于安全距离的预判点，执行步骤2；

步骤2：判断预判点是否位于作业地块内，并且预判点与任意边界之间的距离大于或等于安全距离：

当所述预判点位于作业地块内，并且预判点与所有边界之间的距离大于或等于安全距离时，确定所述预判点为安全点；

当所述预判点位于作业地块外，或者预判点与任意边界之间的距离小于安全距离时，寻找安全点失败或安全点不存在。

优选地，所述步骤1中，获得距离所述最近点的距离大于或等于第二安全距离，并且与所述最近点的两条相邻边界之间的距离大于等于安全距离的预判点，包括：

当最近点位于最近边界的端点位置时，在作业地块内相交于最近点的两条相邻边界之间的角平分线上确定距最近点的距离大于或等于第二安全距离，并且距两条相邻边界的距离均大于或等于安全距离的预判点；

当最近点位于最近边界上非端点位置时，在作业地块内距最近边界的距离大于或等于第二安全距离的平行线上确定距最近边界的相邻边界的距离大于或等于安全距离的预判点。

优选地，在步骤2中，判断预判点是否位于作业地块内，并且预判点与任意边界之间的距离大于或等于安全距离之前，包括获取障碍物的信息以修正预判点，判断该预判点与当前点的连线距离障碍物的距离是否大于或等于安全距离：

当所述预判点与当前点的连线距离障碍物的距离大于或等于安全距离，执行后续步骤；

当所述预判点与当前点的连线距离障碍物的距离小于安全距离，沿预判点作最近边界的平行线，在平行线上重新获得距离障碍物距离大于或等于安全距离的预判点，执行后续步骤。

优选地，当寻找安全点失败或安全点不存在时，执行步骤3；

步骤3：找到作业地块中未作为最近边界使用过的最接近当前点的边界，定义为新的最近边界，定义一第三阈值，判断新的最近边界的使用数量是否大于第三阈值：

当新的最近边界的使用数量小于或等于第三阈值时，执行步骤1和步骤2；

当新的最近边界的使用数量大于第三阈值时，结束。

优选地，中步骤2中，获取障碍物的信息包括获取作业地块内、作业地块上、以及当前点到安全点的路线上的障碍区。

优选地，第三阈值可设置为3，即通过三次计算，如果未找到安全点，则放弃寻找安全点。

上述第二技术方案中，所述边界包括曲线边界，过所述最近点作曲线边界的切线为辅助边界以代替曲线边界。

上述第二技术方案中，在寻找安全点时，若作业人员不添加障碍物信息，在实际行驶中，可开启避障模式以避免在行驶过程中的一些偶发的或者作业人员没有添加的障碍物，提高作业的安全性。

上述第二技术方案中，获取作业地块边界信息以及当前点、结束点的坐标等的方法包括通过运载工具机载定位系统，得到各点的精确位置信息，或者通过测绘仪器也可以获得上述位置信息，进一步地，此位置信息经过差分校正，精确度可达厘米级，如此，提高以此为依据的安全点的精确性。

本领域技术人员可根据实际需要选择位置信息的合适的获取方式。

上述第一及第二技术方案中，所述安全距离小于第二安全距离。

上述第一及第二技术方案中，所述第二安全距离根据运载工具规格以及作业环境调整，只要能够保证运载工具的安全行驶即可，安全距离一般小于第二安全距离，但是考虑到作业地块以及障碍物的特殊性，比如障碍物为树冠较大的树木时，安全距离应大于第二安全距离，以防止运载工具碰撞到任务边界附近的障碍物。

上述第一及第二技术方案中，当所述地块为圆形地块时，理解为只有一个边界，安全点与所有边界点的距离都要大于安全距离，与最近点的距离大于等于第一边界。

为达到上述目的，本发明采用的第三技术方案是：一种控制装置，其创新在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行根据技术方案二中任一项所述的安全点获取方法的步骤。

上述第三技术方案中，所述控制装置可以设置于运载工具的控制系统中，也可以设置于地面站/手持终端的控制装置中来计算处理得到安全点。获取安全点的过程为：运载工具一般通过其自身的定位系统获得定位信息，RTK校准定位信息获得精确的当前点位置，作业地块通过测绘器（也需要RTK精确）获得精确的任务路线信息。测绘器将打点获得的作业地块信息发送给地面站/手持终端，呈现于用户界面上，运载工具将当前点位置信息也发送给地面站/手持终端，呈现于用户界面上，用户可以通过用户界面查看当前点位置、结束点位置、作业地块信息以及计算出的安全点信息。并且在作业过程中，实时查看运载工具的行驶作业轨迹。

为达到上述目的，本发明采用的第四技术方案是：一种基于技术方案一及技术方案二中任意一项的作业方法，其创新在于：包括以下步骤：

获取任务信息，该任务信息包括作业地块的边界信息以及运载工具的作业路线信息，作业路线信息包括作业路线中的作业点信息；

确定并获取作业路线的当前点信息；

根据当前点信息和作业地块的边界信息获取到的安全点定义为起始安全点；

运载工具启动自当前点驶向起始安全点，由起始安全点驶向作业路线中的第一作业点或者中断后继续作业时的第一作业点，以安全进入作业地块内；

上述第四技术方案中，包括确定并获取作业路线的结束点信息，根据结束点信息和作业地块的边界信息获取到的安全点定义为结束安全点，在作业任务执行完毕后，运载工具由作业路线中的最后作业点或中断时的最后作业点驶向结束安全点，再由结束安全点驶向结束点，以安全离开作业地块。

运载工具启动自当前点驶向起始安全点，由起始安全点驶向作业路线中的第一作业点或者中断后继续作业时的第一作业点，任务执行完毕，运载工具由作业路线中的最后作业点或中断时的最后作业点驶向结束安全点，再由结束安全点驶向结束点；结束安全点的确定并获取可以在起飞时、起飞前、作业之前或作业中或离开地块之前进行确定，起始安全点的确定并获取需要在起飞前、起飞时或者进入地块之前进行确定。

上述第四技术方案中，当所述当前点位于作业地块外时，所述当前点与所述起始安全点之间的路线在垂直该路线方向上的两侧具有无障碍区，所述无障碍区的宽度大于或等于安全距离；和/或，当所述结束点位于作业地块外时，所述结束点与所述结束安全点之间的路线在垂直该路线方向上的两侧具有无障碍区，所述无障碍区的宽度大于或等于安全距离。

上述第四技术方案中，可以通过自动方式、半自动方式或者人工方式确定起始点位置，其中：1、自动方式为通过避障模式，运载工具自动找到任务边界上的无障碍区，以找到无障碍区时刻的位置作为起始点位置，以此位置计算获取起始安全点，并从该无障碍区通过任务边界到达起始安全点，但是此种方式会花费一定的时间以及能耗；2、采用半自动方式时，起始点位置为运载工具的放置位置，此时运载工具放置位置对应任务边界的无障碍区不满足要求，运载工具通过避障功能找到满足条件的无障碍区穿过任务边界到达起始安全点，这种方式也会花费一定的时间及能耗；优选地，采用人工方式会更方便、快捷，作业人员直接搜索找到一块符合要求的边界无障碍区，将运载工具放置于该无障碍区外侧。此时，起始点位置为运载工具的放置位置，运载工具可以安全地穿过任务边界到达起始安全点，无需开启避障功能也能实现安全行驶。

上述第四技术方案中，在确定并获取作业路线的当前点信息和/或结束点信息之前，验证所述任务信息的有效性，包括：对无效的任务信息生成无效提示信息，以提示用户重新加载任务信息；对有效的任务信息执行后续操作。

上述第四技术方案中，当所述运载工具的能源或负载低于预设值时，运载工具从当前作业点驶向就近的起始安全点或结束安全点，再从起始安全点驶向当前点，或者从结束安全点驶向结束点。

上述第四技术方案中，所述当前点和结束点可以为同一点或不同点，比如：当当前点为起始点时，起始点与结束点可以为同一点，即运载工具由起始点启动，结束作业后再重新回到起始点。

上述第四技术方案中，当所述运载工具的能源或负载药液低于预设值时，运载工具从当前作业点驶向就近的起始安全点或结束安全点，再从起始安全点驶向当前点，或者从结束安全点驶向结束点；运载工具从当前点到起始安全点过程中，关闭喷洒/撒播等任务，即不执行任务，从第一作业点开始执行任务，开启喷洒/撒播等；从结束安全点至结束点的行驶过程中，不执行任务。

本发明工作原理及优点：本发明通过当前点的位置信息及作业地块边界信息，获取作业地块内部的安全点位置，运载工具启动自当前点驶向起始安全点，由起始安全点驶向作业路线中的第一作业点或者中断后继续作业时的第一作业点，任务执行完毕，运载工具由作业路线中的最后作业点或中断时的最后作业点驶向结束安全点，再由结束安全点驶向结束点，能够安全、快速地穿过作业地块边界，避免长时间的避障搜索进入作业地块内部，避免运载工具与作业地块边界障碍物之间的碰撞，提高了运载工具作业的安全性以及作业效率。

附图说明

附图1为现有技术中运载工具作业时作业路线示意图；

附图2为本发明实施例二作业地块示意图；

附图3~6为本发明实施例二当当前点位于作业地块外不同位置情况的示意图；

附图7为本发明实施例二当前点与安全点之间存在障碍物的情况示意图；

附图8为本发明实施例二流程图；

附图9为本发明实施例四无障碍区示意图；

附图10为本发明实施例四起始点与结束点为同一点时，运载工具的作业路线示意图；

附图11为本发明实施例四起始点与结束点为不同点时，运载工具的作业路线示意图。

以上附图中：O、当前点；O’、预判点；O’’、平行于最近边界的平行线上的点；Q、起始安全点；A、作业地块边界上的点；B、作业地块边界上的点；C、作业地块边界上的点；D、作业地块边界上的点；Y、第一作业点；Z、最后作业点；F、结束点；F’、结束安全点；a、第二安全距离；b、安全距离。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

一种安全点，安全点位于作业地块内，该作业地块由若干边界围成，定义安全距离；所述安全点与作业地块的任意边界之间的距离均大于或等于所述安全距离；运载工具从当前点到达安全点，以使运载工具安全通过作业地块边界。当当前点位于作业地块内，则运载工具无需通过作业地块边界。

将距离当前点最近的作业地块的边界定义为最近边界，定义第二安全距离，所述安全点与最近边界之间的距离大于或等于第二安全距离。

此时，第二安全距离可以等于安全距离。保证运载工具可以自动在最短距离内安全高效地通过作业地块边界，而不会碰撞到任意的边界，提高作业安全性的同时节约能耗。

实施例二：

参见附图2-8所示，一种安全点获取方法，该获取方法用于在运载工具的作业地块内寻找安全点，参见附图2所示，所述作业地块由若干边界围成。

首先获取作业地块的边界信息，该边界信息包括边界上多个点的坐标，或者是所有点的坐标，将运载工具的当前位置定义为当前点O（当前点O的坐标为运载工具的中心坐标），当前点O可以是初始放置点，也可以是行驶过程中的实时位置，获取当前点O坐标，定义第二安全距离a及安全距离b，需要说明的是，获取当前点、定义安全距离和第二安全距离可以是同时，也可以按照不同的作业情况在不同的时间确定，此处不作限制。

其中，第二安全距离a根据运载工具规格以及作业环境调整，本实施例中，第二安全距离a选用5m，当然也可以选择7m、6m、4m、3m等等，当运载工具的机身减小、作业状态减小、或者旋翼减小时，可以适应性减小第二安全距离a的数值，第二安全距离a保证了运载工具的机身完全位于作业地块内部而不会行驶碰撞到作业地块边界，安全距离b一般小于第二安全距离a，b= k*a，0.5≤k，可选的，k=0.5、0.6、0.7、0.8等等，一般地，k的值小于1，使得安全距离小于第二安全距离，安全距离b保证了运载工具不会与任意边界碰撞，但是考虑到作业地块以及障碍物的特殊性，比如障碍物为树冠较大的树木时，安全距离b可以大于第二安全距离a，以防止运载工具碰撞到任务边界附近的障碍物，第二安全距离、安全距离可以由作业人员进行预先分别配置。

判断当前点O是否位于作业地块内，并且当前点O与作业地块上任意边界之间的距离是否小于安全距离b。

当当前点O位于作业地块外时，寻找安全点；

当当前点O位于作业地块内，并且当前点O与任意边界之间的距离小于安全距离b时，寻找安全点；

当当前点O位于作业地块内，并且当前点O与任意边界之间的距离大于或等于安全距离b时，则当前点O即为安全点。

通过以下方法寻找安全点：

将距离当前点O最近的作业地块的边界定义为最近边界AB；

步骤1：找到最近边界AB上距离当前点O最近的一点，定义为最近点：

参见附图3所示，当最近点位于最近边界的端点位置时的情况；

参见附图4所示，当最近点位于最近边界上非端点位置时的情况；

参见附图3所示，当最近点位于最近边界的端点位置时, 找到相交于所述最近点A的两条相邻边界AB和AC，在两条相邻边界AB和AC之间找到一点，该点到最近点A的距离大于或等于第二安全距离a，判断该点O’与两条相邻边界AB及AC之间的距离是否均大于或等于安全距离b：

具体地，可通过以下方法（但不仅限于以下方法）找到所述点：

参见附图3所示，当两条相邻边界AB及AC均为直线边界时，在两条相邻边界AB及AC之间的夹角上做角平分线AO’，在所述角平分线AO’上寻找一点O’，该点O’到最近点A的距离大于或等于第二安全距离a；

当两条相邻边界中的一条为曲线边界（未给出图示），另一条为直线边界时，过所述最近点作曲线边界的切线作为辅助边界，在辅助边界与直线边界之间的夹角上做角平分线，在所述角平分线上寻找一点，该点到最近点的距离大于或等于第二安全距离；

当两条相邻边界均为曲线边界时（未给出图示），过所述最近点分别做两条曲线边界的切线作为辅助边界，在两条辅助边界之间的夹角上做角平分线，在所述角平分线上寻找一点，该点到最近点的距离大于或等于第二安全距离。

当所述点O’与两条相邻边界AB及AC之间的距离均大于或等于安全距离b时，执行步骤2；

当所述点O’与两条相邻边界AB及AC中任意一条相邻边界之间的距离小于安全距离b时，寻找安全点失败或安全点不存在。

另一种情况，参见附图4所示，当最近点位于最近边界上非端点位置时，找到一点O’，该点O’与当前点O分别位于最近边界AB的两侧，该点O’到最近点的距离大于或等于第二安全距离a，判断该点O’是否位于作业地块内，并且该点O’与其任意一相邻边界(即AB或AC)之间的距离是否大于或等于安全距离b：

具体地，参见附图5所示，可通过以下方法（但不仅限于以下方法）找到所述点：

当所述最近边界AB为直线边界时，过所述当前点O做最近边界AB的垂线，垂线与最近边界的交点为垂足，在所述垂线上，当前点O位于垂足的一侧，在垂线上垂足的另一侧寻找一点O’，该点O’与最近边界AB之间的距离大于或等于第二安全距离a；

当所述最近边界为曲线边界时（未给出图示），过所述最近点做最近边界的切线作为辅助边界，过所述当前点做辅助边界的垂线，垂线与辅助边界的交点为垂足，在所述垂线上，当前点位于垂足的一侧，在垂线上垂足的另一侧寻找一点，该点与最近边界之间的距离大于或等于第二安全距离。

当所述点O’位于作业地块内，并且该点O’与其任意一相邻边界之间的距离大于或等于安全距离b时，执行步骤2；

参见附图5所示，当所述点O’位于作业地块外，或者该点O’与其相邻AC边界之间的距离小于安全距离b时，还可以通过以下方法确定预判点，参见附图6所示，在作业地块内作一平行于最近边界的平行线O’O’’，所述最近边界AB包括直线边界与曲线边界，该平行线与最近边界AB之间的距离大于或等于第二安全距离a，在所述平行线O’O’’上找到与相邻边界AC之间距离均大于或等于安全距离b的点O’，执行步骤2。

当通过以上方法仍旧无法找到安全点，此时所述点O’位于作业地块外，或者该点O’与任意一相邻边界之间的距离小于安全距离b时，寻找安全点失败或安全点不存在。

步骤2：判断找到的点O’是否位于作业地块内，并且该点O’与任意边界之间的距离大于或等于安全距离b：

当所述点O’位于作业地块内，并且该点O’与所有边界之间的距离大于或等于安全距离b时，该点O’即为安全点；

当所述点O’位于作业地块外，或者该点O’与任意一边界之间的距离小于安全距离b时，寻找安全点失败或安全点不存在。

所述边界包括直线边界及曲线边界；

在步骤2中，参见附图7所示，还包括获取作业地块周围障碍物的信息，以修正安全点。在确定预判点为安全点之前判断该预判点是否位于作业地块内，并且预判点与作业地块的边界距离，预判点到当前点之间的路线上距离障碍物的距离均大于或等于安全距离b，其中，作业地块周围障碍物的信息包括作业地块内、作业地块上以及当前点到安全点的路线上的障碍物信息，障碍物信息包括障碍物的坐标、障碍物的地面和距离障碍物坐标安全距离的信息等等。

在确定预判点为安全点之前，判断该预判点与当前点之间的连线与障碍物的距离是否大于或等于安全距离b，

当预判点与当前点之间的连线距离障碍物之间的距离大于或等于安全距离b，则进一步判断预判点是否位于作业地块内或与作业地块的任意边界的距离是否大于或者等于安全距离b，若是，确定预判点为安全点，若否，寻找安全点失败或安全点不存在；

当预判点与当前点之间的连线距离障碍物之间的距离小于安全距离b，’在过预判点作平行于最近边界的平行线O’O’’，在平行线O’O’’上确定大于或等于障碍物安全距离b的新的预判点O’以进行修正预判点，若该预判点O’位于作业地块内，并且预判点O’与作业地块的任意边界距离大于或等于安全距离b，则确定预判点为安全点；若否，则寻找安全点失败或安全点不存在。

参见附图7所示，当所述当前点O与预判点O’之间存在障碍物，过预判点O’作最近边界的平行线，在平行线上确定距离障碍物大于或等于安全距离b的预判点，如此时预判点仍旧位于作业地块内，并且与任意边界的距离大于或等于安全距离b，确定该预判点为安全点；若此时预判点位于作业地块外，或者不满足与任意边界的距离大于或等于安全距离b，寻找安全点失败或安全点不存在。

当寻找安全点失败或安全点不存在时，执行步骤3；

步骤3：找到作业地块中未作为最近边界使用过的最接近当前点O的边界，定义为新的最近边界，定义一第三阈值c，判断新的最近边界的使用数量是否大于第三阈值c：

当新的最近边界的使用数量小于或等于第三阈值c时，执行步骤1和步骤2；

当新的最近边界的使用数量大于第三阈值c时，结束。

优选地，所述第三阈值c小于或等于作业地块边界的数量。在一个实施例中，为了减少不必要的计算量，在计算两条最近边界的基础上，就可以判断是否能找到安全点，故第三阈值选择3，当然，为了减少计算量，第三阈值也可以选择2。

需要说明的是，上述安全点的获取方法也可以应用于结束点，通过任务边界信息以及结束点可以计算其对应的安全点，

实施例三：

上述的安全点获取方法，还包括一种控制装置，一个或多个处理器；存储器；一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行上述的安全点获取方法的步骤。控制装置可以设置于运载工具上，也可以设置于地面站/控制终端上，此处不作限制。

一种方式中，运载工具机载定位系统获取运载工具的当前位置信息，即当前点信息和/或结束点信息；

运载工具接收地面站发送的作业地块的任务信息，任务信息包括分配的任务路线信息（由若干航点组成，从第一作业点开始到第n作业点结束），以及任务地块的任务边界信息，任务地块是多边形的，其边界是直线，在另外一些实施例中，任务地块也可以由线段、曲线、弧线中的一种或多种构成；

运载工具的控制装置根据当前位置信息和任务边界信息获得安全点。进一步地，还可以根据障碍物信息来修正安全点，可到更加可靠、安全的安全点。

在根据当前位置信息和任务边界信息获得安全点之前，运载工具还可以先验证任务信息的有效性，仅给通过验证的任务生成安全点，以避免不必要的能源、功耗的浪费。

通过上诉安全点的获取方法和控制装置，可以自动地获取运载工具的尽可能多的安全点或者适应现实环境的安全点，方法简单，节省了运算时间，节约能耗，提高作业效率，保证了作业的安全性，实现了一种智能化和自动化的运载工具。

实施例四：

参见附图11所示，一种基于上述实施例一、实施例二及实施例三中任意一项的作业方法，包括以下步骤：

获取任务信息，该任务信息包括作业地块的任务边界信息以及任务路线信息，任务路线信息包括作业路线中的作业点信息；

确定并获取运载工具的当前点O信息及结束点F信息；

根据当前点O信息和作业地块的边界信息获取到的安全点定义为起始安全点Q；

根据结束点F信息和作业地块的边界信息获取到的安全点定义为结束安全点F’；

运载工具启动后驶向起始安全点Q，由起始安全点Q驶向作业路线中的第一作业点Y，自第一作业点Y开始执行任务，任务执行完毕，运载工具由作业路线中的最后作业点Z驶向结束安全点F’，再由结束安全点F’驶向结束点F。

在确定并获取作业路线的当前点信息及结束点信息之前，验证任务信息的有效性，包括：对无效的任务信息生成无效提示信息，将无效提示信息呈现于用户界面上，以提示用户重新加载任务信息；对有效的任务信息执行后续操作。

根据获取的任务信息，以及获取的起始安全点Q和结束安全点F’信息生成环境信息，将环境信息呈现于用户界面上，以作为提示信息呈现给用户。需要说明的是，无效提示信息可以由控制装置生成并发送给地面站/终端设备，并在用户界面上呈现，也可以在地面站/终端设备直接生成无效提示信息并在用户界面上呈现，环境信息同样如此，在此不作赘述。参见附图9所示，当所述当前点O位于作业地块外时，当前点O与起始安全点Q之间的路线在垂直该路线方向上的两侧具有无障碍区，无障碍区的宽度大于或等于安全距离b；

和/或，

当所述结束点F位于作业地块外时，结束点F与结束安全点F’之间的路线在垂直该路线方向上的两侧具有无障碍区，无障碍区的宽度大于或等于安全距离b。

附图10为本发明实施例四起始点与结束点为同一点时，运载工具的作业路线示意图，作为一种优选的实施例，当起始点和结束点为同一点时，只需计算确定一个安全点，即可实现安全作业，方法简单，提高作业效率。

当所述运载工具的能源或负载低于预设值时，运载工具从当前作业点驶向就近的起始安全点Q或结束安全点F’，再从起始安全点Q驶向当前点O，或者从结束安全点F’驶向结束点F。

当前点O到起始安全点Q过程中，关闭作业任务，即不执行任务，从第一作业点Y开始执行任务，开启作业；从结束安全点F’至结束点F的行驶过程中，不执行任务。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种安全点，其特征在于：所述安全点位于作业地块内，该作业地块由若干边界围成，定义安全距离；

所述安全点与作业地块的任意边界之间的距离均大于或等于所述安全距离；

运载工具从当前点到达安全点，以使运载工具安全通过作业地块边界。

2.根据权利要求1所述的安全点，其特征在于：将距离当前点最近的作业地块的边界定义为最近边界，定义第二安全距离，所述安全点与最近边界之间的距离大于或等于第二安全距离。

3.一种安全点获取方法，其特征在于：该获取方法用于在作业地块内寻找安全点，所述作业地块由若干边界围成；

获取作业地块的边界信息和运载工具的当前点信息，定义安全距离；

当当前点位于作业地块内，并且当前点与任意边界之间的距离大于或等于安全距离时，则当前点即为安全点；

当当前点位于作业地块外，或者当前点位于作业地块内，并且当前点与任意边界之间的距离小于安全距离时，在作业地块内寻找一与任意边界之间的距离均大于或等于安全距离的安全点。

4.根据权利要求3所述的安全点获取方法，其特征在于：当当前点位于作业地块外，或者当前点位于作业地块内，并且当前点与任意边界之间的距离小于安全距离时，通过以下方法寻找安全点：

将距离当前点最近的作业地块的边界定义为最近边界；

步骤1：找到最近边界上距离当前点最近的一点，定义为最近点，并且定义第二安全距离；

获得距离所述最近点的距离大于或等于第二安全距离，并且与所述最近点的任一相邻边界之间的距离大于或等于安全距离的预判点，执行步骤2；

步骤2：判断预判点是否位于作业地块内，并且预判点与任意边界之间的距离大于或等于安全距离：

当所述预判点位于作业地块内，并且预判点与所有边界之间的距离大于或等于安全距离时，确定所述预判点为安全点；

当所述预判点位于作业地块外，或者预判点与任意边界之间的距离小于安全距离时，寻找安全点失败或安全点不存在。

5.根据权利要求4所述的安全点获取方法，其特征在于：

所述步骤1中，获得距离所述最近点的距离大于或等于第二安全距离，并且与所述最近点的两条相邻边界之间的距离大于等于安全距离的预判点，包括：

当最近点位于最近边界的端点位置时，在作业地块内相交于最近点的两条相邻边界之间的角平分线上确定距最近点的距离大于或等于第二安全距离，并且距两条相邻边界的距离均大于或等于安全距离的预判点；

当最近点位于最近边界上非端点位置时，在作业地块内距最近边界的距离大于或等于第二安全距离的平行线上确定距最近边界的相邻边界的距离大于或等于安全距离的预判点。

6.根据权利要求4所述的安全点获取方法，其特征在于：在步骤2中，判断预判点是否位于作业地块内，并且预判点与任意边界之间的距离大于或等于安全距离之前，包括获取障碍物的信息以修正预判点，判断该预判点与当前点的连线距离障碍物的距离是否大于或等于安全距离：

当所述预判点与当前点的连线距离障碍物的距离大于或等于安全距离，执行后续步骤；

当所述预判点与当前点的连线距离障碍物的距离小于安全距离，沿预判点作最近边界的平行线，在平行线上重新获得距离障碍物距离大于或等于安全距离的预判点，执行后续步骤。

7.根据权利要求4所述的安全点获取方法，其特征在于：当寻找安全点失败或安全点不存在时，执行步骤3；

步骤3：找到作业地块中未作为最近边界使用过的最接近当前点的边界，定义为新的最近边界，定义一第三阈值，判断新的最近边界的使用数量是否大于第三阈值：

当新的最近边界的使用数量小于或等于第三阈值时，执行步骤1和步骤2；

当新的最近边界的使用数量大于第三阈值时，结束。

8.根据权利要求4所述的安全点获取方法，其特征在于：所述边界包括曲线边界，过所述最近点作曲线边界的切线为辅助边界以代替曲线边界。

9.根据权利要求2所述的安全点或权利要求4~8中任意一项所述的安全点获取方法，其特征在于：所述安全距离小于或等于第二安全距离。

10.一种控制装置，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行根据权利要求3~9任一项所述的安全点获取方法的步骤。

11.一种基于权利要求1~10中任意一项的作业方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取任务信息，该任务信息包括作业地块的边界信息以及运载工具的作业路线信息，作业路线信息包括作业路线中的作业点信息；

确定并获取作业路线的当前点信息；

根据当前点信息和作业地块的边界信息获取到的安全点定义为起始安全点；

运载工具启动自当前点驶向起始安全点，由起始安全点驶向作业路线中的第一作业点或者中断后继续作业时的第一作业点，以安全进入作业地块内。

12.根据权利要求11所述的作业方法，其特征在于：包括确定并获取作业路线的结束点信息，根据结束点信息和作业地块的边界信息获取到的安全点定义为结束安全点，在作业任务执行完毕后，运载工具由作业路线中的最后作业点或中断时的最后作业点驶向结束安全点，再由结束安全点驶向结束点，以安全离开作业地块。

13.根据权利要求12所述的作业方法，其特征在于：当所述当前点位于作业地块外时，所述当前点与所述起始安全点之间的路线在垂直该路线方向上的两侧具有无障碍区，所述无障碍区的宽度大于或等于安全距离；和/或，当所述结束点位于作业地块外时，所述结束点与所述结束安全点之间的路线在垂直该路线方向上的两侧具有无障碍区，所述无障碍区的宽度大于或等于安全距离。

14.根据权利要求12所述的作业方法，其特征在于：在确定并获取作业路线的当前点信息和/或结束点信息之前，验证所述任务信息的有效性，包括：对无效的任务信息生成无效提示信息，以提示用户重新加载任务信息；对有效的任务信息执行后续操作。

15.根据权利要求12所述的作业方法，其特征在于：当所述运载工具的能源或负载低于预设值时，运载工具从当前作业点驶向就近的起始安全点或结束安全点，再从起始安全点驶向当前点，或者从结束安全点驶向结束点。