CN110196055B - 一种无人船水面垃圾自主区域清理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无人船水面垃圾自主区域清理方法，用于解决传统的水面垃圾采用人工打捞的方式，效率低下并且有一定的安全隐患的问题；包括用户的操作端构建，获取水面的地图信息，清扫区域的边界设定，清扫区域边界点的有效性判断，清理区域凹凸性检测，区域切分，对于凸边形的清扫区域，构成路径队列，将路径点队列R按照顺序发送给无人船，人船按照路径点队列R的顺序，依次进行路径点的遍历，从而形成对区域Si的遍历清洁，用户在操作端的界面上，通过在地图上进行标点，形成闭合清扫区域，清扫区域的边界信息通过后台计算得到清扫区域的路径信息，通过将路径信息发送至无人船，无人船基于获取的路径信息完成区域内部的清扫。

Description

一种无人船水面垃圾自主区域清理方法
技术领域
本发明涉及无人船的自动控制领域领域，尤其涉及一种无人船水面垃圾自主区域清理方法。
背景技术
近年来，水面的环保问题受到了越来越多的重视。其中，水面漂浮的白色垃圾、树叶、浮萍等将严重影响水质，因此对水中的垃圾进行清理具有十分重要的意义。传统的水面垃圾采用人工打捞的方式，效率低下并且有一定的安全隐患。随着技术的发展，出现了利用无人船采用无线遥控的方式进行垃圾清洁，避免了操作人员落水的问题，但是一艘船需要配备一个人，在人员的利用效率上仍然低效。因此，通过无人船进行自主的水面垃圾清理具有十分重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人船水面垃圾自主区域清理方法，用于解决传统的水面垃圾采用人工打捞的方式，效率低下并且有一定的安全隐患的问题；本发明用户通过在操作端进行清扫区域边界设置，即可实现无人船对该区域水面垃圾的自主清洁。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种无人船水面垃圾自主区域清理方法，该方法包括以下步骤：
S1：用户的操作端构建，在操作端通过加载地图数据包，获取水面的地图信息；
S2：清扫区域的边界设定；用户通过在地图中，依次点击待清扫区域的边界，形成点迹N1,N2,N3......Nn，其中，点迹按照用户的点击顺序依次排列；
S3：清扫区域边界点的有效性判断；当用户结束区域边界点的设定时，若点击的末尾点Nn与点N1重合，则已形成封闭区域；若点迹的末尾点Nn与点N1不重合，自动将末尾点Nn与点N1相连，形成封闭区域的边界点列；
S4：清理区域凹凸性检测；依次连接边界点列得到非规则多边形区域S，；若该多边形是凸多边形，则直接进入S6，否则，进入S5；
S5：区域切分；当清扫区域S是非凸多边形时，将非凸多边形切分成多个凸多边形，记为S1,S2,S3......Sn；针对每个凸多边形，重复S6-S14；
S6：对于凸边形的清扫区域Si，任选边界点列中的相邻两点Ni和Nj，经过该两点，生成一条直线L1；
S7：设环保船的单次有效清扫宽度为d，将直线L向两侧进行平移扩展，每次平移的距离为d，生成一组平行线L-d,Ld；
S8：重复向直线L1两侧进行扩展，当某侧新扩展的直线与清扫区域Si无交点时，终止该侧的直线扩展；当直线L1两侧新生成的平行线Li和Lj均与清扫区域Si无交点时，终止平行线的生成，得到一组平行线集合φ1＝{L1,L2,L3......Ln}；
S9：计算该组平行线与区域Si的交点个数，记为Q1；
S10：将平行线组φ1旋转角度α1，得到一组新的平行线组φ2＝{L1,L2,L3......Ln}，计算该组平行线与区域Si的交点个数Q2；
S11：重复S10，满足终止条件
Figure BDA0002099449070000031
时，执行S12；
S12：选择具有最小交点个数Qi的平行线组φi，得到目标平行线组φtarget，
Figure BDA0002099449070000032
S13：将该组平行线与区域Si所形成的Qi个交点，依次相连，构成路径队列R；
S14：将路径点队列R按照顺序发送给无人船；
S15：无人船按照路径点队列R的顺序，依次进行路径点的遍历，从而形成对区域Si的遍历清洁；
优选的，步骤一所述的操作端为智能手机、平板、电脑或一切包含通讯功能的智能设备；
本发明的有益效果：该无人船水面垃圾自主区域清理方法，可以通过用户在操作界面上标注待清扫区域的边界信息，自动生成无人环保船清扫的路径信息，从而实现全区域覆盖的自主清扫。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明无人船自主区域清扫流程图；
图2是本发明平行线生成示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明为一种无人船水面垃圾自主区域清理方法，如图1，无人船自主区域清扫流程为：
(1：操作端地图标注待清扫区域边界点；
(2：构成闭合清扫区域；
(3：计算无人环保船清扫的路径信息；
(4：路径信息无线传输至无人环保船；
(5：无人环保船执行清扫任务；
无人船水面垃圾自主区域清理方法步骤为：
S1：用户在手机操作端加载地图信息，获取水面地图信息；操作端为智能手机、平板、电脑或一切包含通讯功能的智能设备；
S2：清扫区域的边界设定；用户通过在地图中，依次点击待清扫区域的边界，形成点迹N1,N2,N3......Nn，其中，点迹按照用户的点击顺序依次排列；
S3：清扫区域边界点的有效性判断；当用户结束区域边界点的设定时，若点击的末尾点Nn与点N1重合，则已形成封闭区域；若点迹的末尾点Nn与点N1不重合，自动将末尾点Nn与点N1相连，形成封闭区域的边界点列；
S4：清理区域凹凸性检测；依次连接边界点列得到非规则多边形区域S，；若该多边形是凸多边形，则直接进入S6，否则，进入S5；
S5：区域切分；当清扫区域S是非凸多边形时，将非凸多边形切分成多个凸多边形，记为S1,S2,S3......Sn；针对每个凸多边形，重复S6-S14；
S6：对于凸边形的清扫区域Si，任选边界点列中的相邻两点Ni和Nj，经过该两点，生成一条直线L1；
S7：设环保船的单次有效清扫宽度为d，将直线L向两侧进行平移扩展，每次平移的距离为d，生成一组平行线L-d,Ld；
S8：重复向直线L1两侧进行扩展，当某侧新扩展的直线与清扫区域Si无交点时，终止该侧的直线扩展；当直线L1两侧新生成的平行线Li和Lj均与清扫区域Si无交点时，终止平行线的生成，如图2，得到一组平行线集合φ1＝{L1,L2,L3......Ln}；
S9：计算该组平行线与区域Si的交点个数，记为Q1；
S10：将平行线组φ1旋转角度α1，得到一组新的平行线组φ2＝{L1,L2,L3......Ln}，计算该组平行线与区域Si的交点个数Q2；
S11：重复S10，满足终止条件
Figure BDA0002099449070000051
时，执行S12；
S12：选择具有最小交点个数Qi的平行线组φi，得到目标平行线组φtarget，
Figure BDA0002099449070000052
S13：将该组平行线与区域Si所形成的Qi个交点，依次相连，构成路径队列R；
S14：将路径点队列R按照顺序发送给无人船；
S15：无人船按照路径点队列R的顺序，依次进行路径点的遍历，从而形成对区域Si的遍历清洁；
本发明的工作原理：用户在操作端的界面上，通过在地图上进行标点，形成闭合清扫区域，清扫区域的边界信息通过后台计算得到清扫区域的路径信息，通过将路径信息发送至无人船，无人船基于获取的路径信息完成区域内部的清扫。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无人船水面垃圾自主区域清理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：用户的操作端构建，在操作端通过加载地图数据包，获取水面的地图信息；
S2：清扫区域的边界设定；用户通过在地图中，依次点击待清扫区域的边界，形成点迹N1,N2,N3......Nn，其中，点迹按照用户的点击顺序依次排列；
S3：清扫区域边界点的有效性判断；当用户结束区域边界点的设定时，若点击的末尾点Nn与点N1重合，则已形成封闭区域；若点迹的末尾点Nn与点N1不重合，自动将末尾点Nn与点N1相连，形成封闭区域的边界点列；
S4：清理区域凹凸性检测；依次连接边界点列得到非规则多边形区域S，；若该多边形是凸多边形，则直接进入S6，否则，进入S5；
S5：区域切分；当清扫区域S是非凸多边形时，将非凸多边形切分成多个凸多边形，记为S1,S2,S3......Sn；针对每个凸多边形，重复S6-S14；
S6：对于凸边形的清扫区域Si，任选边界点列中的相邻两点Ni和Nj，经过该两点，生成一条直线L1；
S7：设环保船的单次有效清扫宽度为d，将直线L向两侧进行平移扩展，每次平移的距离为d，生成一组平行线L-d,Ld；
S8：重复向直线L1两侧进行扩展，当某侧新扩展的直线与清扫区域Si无交点时，终止该侧的直线扩展；当直线L1两侧新生成的平行线Li和Lj均与清扫区域Si无交点时，终止平行线的生成，得到一组平行线集合φ1＝{L1,L2,L3......Ln}；
S9：计算该组平行线与区域Si的交点个数，记为Q1；
S10：将平行线组φ1旋转角度α1，得到一组新的平行线组φ2＝{L1,L2,L3......Ln}，计算该组平行线与区域Si的交点个数Q2；
S11：重复S10，满足终止条件
Figure FDA0002099449060000021
时，执行S12；
S12：选择具有最小交点个数Qi的平行线组φi，得到目标平行线组φtarget，
Figure FDA0002099449060000022
S13：将该组平行线与区域Si所形成的Qi个交点，依次相连，构成路径队列R；
S14：将路径点队列R按照顺序发送给无人船；
S15：无人船按照路径点队列R的顺序，依次进行路径点的遍历，从而形成对区域Si的遍历清洁。
2.根据权利要求1所述的一种无人船水面垃圾自主区域清理方法，其特征在于，步骤一所述的操作端为智能手机、平板、电脑或一切包含通讯功能的智能设备。
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