CN112379692A - 无人机航线的确定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无人机航线的确定方法、装置、设备及存储介质。其中，该方法包括：生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物；根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合；在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链；如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。本发明实施例可以降低与目标障碍物对应的绕行航线的能耗，减少能耗浪费。

Description

无人机航线的确定方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术，尤其涉及一种无人机航线的确定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在无人机领域，无人机通常被需求在不同形状的地块下进行作业。而在作业区域上有时候会有障碍物的出现，无人机需要以一定的方式绕行继续作业。

现有技术中，通常根据作业区域的边界信息以及作业区域中的障碍物的边界信息确定无人机的航线，以使无人机在作业过程中，可以在障碍物处进行拐弯绕行。航线规划的能耗比较大致体现在，路程的长短和拐弯次数的多少。障碍物绕行路程越长，显然能耗越高。拐弯次数越多，无人机因为拐弯所需要的减速和加速时间也越长，能耗也越高。如果与障碍物对应的绕行航线路程较长，会造成能耗浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种无人机航线的确定方法、装置、设备及存储介质，以实现根据障碍物形状进行无人机航线规划，减少能耗浪费。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机航线的确定方法，包括：

生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物；

根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，边界点集合包括所述目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；

在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链；

如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机航线的确定装置，包括：

原始航线生成模块，用于生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物；

凸壳边界确定模块，用于根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，边界点集合包括目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；

关键点确定模块，用于在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链；

第一航线确定模块，用于如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例所述的无人机航线的确定方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的无人机航线的确定方法。

本发明实施例的技术方案，通过生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物，然后根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链，如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以利用凸壳的性质，将目标障碍物处理成凸壳的形状，可以根据目标障碍物对应的凸壳形状、以及原始航线穿过目标障碍物的方式，确定与目标障碍物对应的绕行航线，从而更好地规划目标障碍物附近的绕行航线，降低与目标障碍物对应的绕行航线的能耗，减少能耗浪费。

附图说明

图1a为本发明实施例一提供的一种无人机航线的确定方法的流程图。

图1b为本发明实施例一提供的一种目标障碍物的边界点集合的凸壳的示意图。

图1c为本发明实施例一提供的一种目标障碍物的边界点集合的凸壳的示意图。

图1d为本发明实施例一提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。

图1e为本发明实施例一提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。

图2a为本发明实施例二提供的一种无人机航线的确定方法的流程图。

图2b为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。

图2c为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。

图2d为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。

图2e为本发明实施例二提供的一种目标障碍物的示意图。

图2f为本发明实施例二提供的一种目标障碍物的边界点集合的凸壳的示意图。

图2g为本发明实施例二提供的一种目标障碍物的边界点集合的半凸壳的示意图。

图2h为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。

图2i为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的修正绕行航线的示意图。

图2j为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的修正绕行航线的示意图。

图3为本发明实施例三提供的一种无人机航线的确定装置的结构示意图。

图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1a为本发明实施例一提供的一种无人机航线的确定方法的流程图。本发明实施例可适用于对无人机航线进行规划的情况。该方法可以由本发明实施例提供的无人机航线的确定装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中。如图1a所示，本实施例的方法具体包括：

步骤101、生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物。

可选的，目标作业区域是需要无人机进行作业的区域。目标障碍物为无人机的目标作业区域中的障碍物。无人机在目标作业区域中作业时，需要以一定的方式绕行目标障碍物进行作业。

可选的，原始航线为在不考虑目标障碍物的情况下，根据目标作业区域的边界信息确定的无人机在目标作业区域中的航线。原始航线穿过目标障碍物。

可选的，生成无人机在目标作业区域的原始航线，可以包括：根据用户输入的航线设置信息，生成无人机在目标作业区域的原始航线。用户可以根据目标作业区域的边界信息，输入航线设置信息。航线设置信息可以包括多个航点的航点坐标。获取每个航点的航点坐标，生成无人机在目标作业区域的原始航线。

可选的，原始航线穿过目标障碍物，与目标障碍物的边界有两个交点。

步骤102、根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合。

边界点集合包括目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标。

可选的，在根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合之前，还包括：获取目标障碍物的边界点坐标，按照逆时针顺序对边界点坐标进行排列；将排序后的边界点坐标确定为目标障碍物的边界点集合，并对目标障碍物的边界点集合进行存储。

具体的，获取目标障碍物的全部边界点的边界点坐标，然后按照逆时针顺序对边界点坐标进行排列。将按照逆时针顺序排序的边界点坐标确定为目标障碍物的边界点集合，并对目标障碍物的边界点集合进行存储。由此，把目标障碍物的全部边界点的边界点坐标以逆时针顺序存储至目标障碍物的边界点集合中。

可选的，根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，可以包括：根据预设的凸壳点判断行列式，计算与边界点集合中各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，并根据凸壳点判断结果，确定目标障碍物的凸壳边界点集合。

凸壳的定义为：令S是平面上的一个点集，封闭点集S中所有顶点的最小凸多边形，称为点集S的凸壳。对于点集S的凸壳，点集S中的点要么是凸壳点，要么是内点。由点集S中的凸壳点构成的多边形，即为点集S的凸壳。

可选的，预设的凸壳点判断行列式是用于判断边界点集合中各边界点是凸壳点或者内点的行列式。凸壳点判断结果即为与边界点集合中各边界点坐标对应的行列式计算结果。

可选的，目标障碍物的凸壳边界点集合中包括目标障碍物的边界点集合中属于凸壳点的边界点的边界点坐标。由目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，即为目标障碍物的边界点集合的凸壳，是封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形。

根据预设的凸壳点判断行列式，计算与边界点集合中各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，并根据凸壳点判断结果，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，即确定封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形，从而将目标障碍物处理成凸壳的形状。

可选的，根据预设的凸壳点判断行列式，计算与边界点集合中各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，可以包括：根据下述预设的凸壳点判断行列式，计算与边界点集合中的边界点坐标p对应的凸壳点判断结果σ：

其中，a为边界点集合中与边界点坐标p对应的前一个边界点坐标，b为边界点集合中与边界点坐标p对应的后一个边界点坐标，p(x)为边界点坐标p中的横坐标，p(y)为边界点坐标p中的纵坐标，a(x)为边界点坐标a中的横坐标，a(y)为边界点坐标a中的纵坐标，b(x)为边界点坐标b中的横坐标，b(y)为边界点坐标b中的纵坐标。

可选的，边界点坐标为边界点的经纬度。边界点坐标中的横坐标为经度，边界点坐标中的纵坐标为纬度。

可选的，目标障碍物的全部边界点的边界点坐标以逆时针顺序存储至目标障碍物的边界点集合中。a即为在边界点集合中，按照逆时针顺序排在边界点坐标p前一位的边界点坐标。b即为在边界点集合中，按照逆时针顺序排在边界点坐标p后一位的边界点坐标。p(x)为边界点坐标p中的经度，p(y)为边界点坐标p中的纬度，a(x)为边界点坐标a中的经度，a(y)为边界点坐标a中的纬度，b(x)为边界点坐标b中的经度，b(y)为边界点坐标b中的纬度。

具体的，遍历边界点集合中的每一个边界点坐标，根据上述预设的凸壳点判断行列式、边界点集合中与各边界点坐标对应的前一个边界点坐标、以边界点集合中与各边界点坐标对应的后一个边界点坐标，计算与边界点集合中的各边界点坐标对应的凸壳点判断结果。

具体的，如果凸壳点判断结果小于等于0，则表明对应的边界点是凸壳点；如果凸壳点判断结果大于0，则表明对应的边界点是内点。

可选的，根据凸壳点判断结果，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，可以包括：根据与各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，确定各边界点坐标属于凸壳边界点坐标或者非凸壳边界点坐标；对边界点集合中的属于非凸壳边界点坐标的边界点坐标进行删除处理；将处理后的边界点集合确定为目标障碍物的凸壳边界点集合。

如果边界点是凸壳点，则该边界点的边界点坐标属于凸壳边界点坐标。如果边界点是内点，则该边界点的边界点坐标属于非凸壳边界点坐标。

可选的，根据与各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，确定各边界点坐标属于凸壳边界点坐标或者非凸壳边界点坐标，可以包括：如果与目标边界点坐标对应的凸壳点判断结果小于等于0，则确定目标边界点坐标属于凸壳边界点坐标；如果与目标边界点坐标对应的凸壳点判断结果大于0，则确定目标边界点坐标属于非凸壳边界点坐标。

具体的，如果与目标边界点坐标对应的凸壳点判断结果小于等于0，则表明对应的目标边界点是凸壳点，从而可以确定目标边界点坐标属于凸壳边界点坐标；如果与目标边界点坐标对应的凸壳点判断结果大于0，则表明对应的目标边界点是内点，可以确定目标边界点坐标属于非凸壳边界点坐标。由此，可以确定各边界点坐标属于凸壳边界点坐标或者非凸壳边界点坐标。

具体的，对边界点集合中的属于非凸壳边界点坐标的边界点坐标进行删除处理，并保留边界点集合中的属于凸壳边界点坐标的边界点坐标。将处理后的边界点集合确定为目标障碍物的凸壳边界点集合。由目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，即为目标障碍物的边界点集合的凸壳，是封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形。由此，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，即确定了封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形，从而将目标障碍物处理成凸壳的形状。

步骤103、在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链。

可选的，平面坐标系以无人机飞行方向作为纵轴，平面坐标系的横轴垂直于无人机飞行方向。预设的关键点选取规则是用于确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标的规则。

可选的，在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链，可以包括：将目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标投射至以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系；获取凸壳边界点集合中的横坐标数值最小的边界点坐标作为第一关键边界点坐标；获取凸壳边界点集合中的横坐标数值最大的边界点坐标作为第二关键边界点坐标；获取凸壳边界点集合中的纵坐标数值最小的边界点坐标作为第三关键边界点坐标；获取凸壳边界点集合中的纵坐标数值最大的边界点坐标作为第四关键边界点坐标；将从第一关键边界点坐标到第三关键边界点坐标的边确定为第一单调链；将从第三关键边界点坐标到第二关键边界点坐标的边确定为第二单调链；将从第二关键边界点坐标到第四关键边界点坐标的边确定为第三单调链；将从第四关键边界点坐标到第一关键边界点坐标的边确定为第四单调链；其中，第一单调链与第二单调链、第二单调链与第三单调链、第三单调链与第四单调链以及第四单调链与第一单调链，属于相邻单调链；第一单调链与第三单调链、第二单调链与第四单调链，属于相对单调链。

具体的，以无人机飞行方向作为纵轴方向建立平面坐标系，在平面坐标系中确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标：第一关键边界点坐标(横坐标数值最小的边界点坐标)、第二关键边界点坐标(横坐标数值最大的边界点坐标)、第三关键边界点坐标(纵坐标数值最小的边界点坐标)以及第四关键边界点坐标(纵坐标数值最大的边界点坐标)。根据凸壳的性质，从第一关键边界点坐标到第三关键边界点坐标的边为一条单调链，从第三关键边界点坐标到第二关键边界点坐标的边为一条单调链，从第二关键边界点坐标到第四关键边界点坐标的边为一条单调链，从第四关键边界点坐标到第一关键边界点坐标的边为一条单调链，即整个凸壳区域被这4个关键边界点坐标分成4条单调链，分别记作第一单调链、第二单调链、第三单调链以及第四单调链。其中，第一单调链与第二单调链、第二单调链与第三单调链、第三单调链与第四单调链以及第四单调链与第一单调链作为互为相邻的单调链，属于相邻单调链；第一单调链与第三单调链、第二单调链与第四单调链作为互为相对的单调链，属于相对单调链。

在一个具体实例中，图1b为本发明实施例一提供的一种目标障碍物的边界点集合的凸壳的示意图。如图1b所示，在以无人机飞行方向作为y轴方向的平面坐标系xoy中，由目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，即为目标障碍物的边界点集合的凸壳105，是封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形。在平面坐标系中确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标：第一关键边界点坐标1、第二关键边界点坐标2、第三关键边界点坐标3以及第四关键边界点坐标4。根据凸壳的性质，从第一关键边界点坐标1到第三关键边界点坐标3的边为一条单调链，从第三关键边界点坐标3到第二关键边界点坐标2的边为一条单调链，从第二关键边界点坐标2到第四关键边界点坐标4的边为一条单调链，从第四关键边界点坐标4到第一关键边界点坐标1的边为一条单调链，即整个凸壳区域被这4个关键边界点坐标分成4条单调链，分别记作第一单调链、第二单调链、第三单调链以及第四单调链。其中，第一单调链与第二单调链、第二单调链与第三单调链、第三单调链与第四单调链以及第四单调链与第一单调链作为互为相邻的单调链，属于相邻单调链；第一单调链与第三单调链、第二单调链与第四单调链作为互为相对的单调链，属于相对单调链。两条单调链中有一个相同的关键边界点坐标，即两条单调链属于相邻单调链。两条单调链中没有相同的关键边界点坐标，即两条单调链属于相对单调链。

在另一个具体实例中，图1c为本发明实施例一提供的一种目标障碍物的边界点集合的凸壳的示意图。如图1c所示，在以无人机飞行方向作为y轴方向的平面坐标系xoy中，由目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，即为目标障碍物的边界点集合的凸壳106，是封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形。在平面坐标系中确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标：第一关键边界点坐标5、第二关键边界点坐标6、第三关键边界点坐标7以及第四关键边界点坐标8。根据凸壳的性质，从第一关键边界点坐标5到第三关键边界点坐标7的边为一条单调链，从第三关键边界点坐标7到第二关键边界点坐标6的边为一条单调链，从第二关键边界点坐标6到第四关键边界点坐标8的边为一条单调链，从第四关键边界点坐标8到第一关键边界点坐标5的边为一条单调链，即整个凸壳区域被这4个关键边界点坐标分成4条单调链，分别记作第一单调链、第二单调链、第三单调链以及第四单调链。其中，第一单调链与第二单调链、第二单调链与第三单调链、第三单调链与第四单调链以及第四单调链与第一单调链作为互为相邻的单调链，属于相邻单调链；第一单调链与第三单调链、第二单调链与第四单调链作为互为相对的单调链，属于相对单调链。

步骤104、如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

可选的，目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，即为目标障碍物的边界点集合的凸壳，是封闭目标障碍物的所有边界点的最小凸多边形。目标障碍物的凸壳边界是目标障碍物的边界点集合的凸壳的边界。

可选的，根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以包括：将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为绕行航线中的第一航点坐标，第一交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为绕行航线中的第四航点坐标，第二交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；以第一航点坐标为起点，沿着第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线；以第四航点坐标为起点，沿着第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线；将平行于无人机飞行方向，且经过两条单调链中相同的关键边界点坐标的直线确定为目标直线；获取第一射线与目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第二航点坐标；获取第二射线与目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第三航点坐标。

可选的，原始航线穿过目标障碍物，与目标障碍物的凸壳边界有两个交点：穿入交点和穿出交点。原始航线沿着无人机飞行方向依次经过穿入交点和穿出交点，从穿入交点进入目标障碍物的凸壳区域，从穿出交点离开目标障碍物的凸壳区域。穿入交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点，即第一交点。穿出交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点，即第二交点。

在一个具体实例中，图1d为本发明实施例一提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。针对如图1c所示的目标障碍物的边界点集合的凸壳106，原始航线107穿过从第一关键边界点坐标5到第三关键边界点坐标7的第一单调链、以及从第四关键边界点坐标8到第一关键边界点坐标5的第四单调链。第四单调链与第一单调链作为互为相邻的单调链，属于相邻单调链。两条单调链中相同的关键边界点坐标为第一关键边界点坐标5。

将原始航线107与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标11确定为绕行航线中的第一航点坐标。将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标14确定为绕行航线中的第四航点坐标。以第一航点坐标为起点，沿着第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线。以第四航点坐标为起点，沿着第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线。将平行于无人机飞行方向，且经过第一关键边界点坐标5的直线确定为目标直线。获取第一射线与目标直线的交点的坐标12，作为绕行航线中的第二航点坐标。获取第二射线与目标直线的交点的坐标13，作为绕行航线中的第三航点坐标。在该具体实例中，第一关键边界点坐标5与第二射线与目标直线的交点的坐标13为同一坐标。

由此，根据原始航线107与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线：第一航点坐标→第二航点坐标→第三航点坐标→第四航点坐标，即11→12→13→14。

图1e为本发明实施例一提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。如图1e所示，原始航线107穿过目标障碍物的边界点集合的凸壳106。与目标障碍物对应的绕行航线为：航点坐标21→航点坐标22→航点坐标23→航点坐标24。

航线规划的能耗比较大致体现在，路程的长短和拐弯次数的多少。障碍物绕行路程越长，显然能耗越高。拐弯次数越多，无人机因为拐弯所需要的减速和加速时间也越长，能耗也越高。如图1c所示的绕行航线的路程比如图1e所示的绕行航线的路程短。因此，如图1c所示的绕行航线的能耗比如图1e所示的绕行航线的能耗低。由此，根据原始航线107与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以减少与目标障碍物对应的绕行航线的路程，从而减少能耗的浪费。

本发明实施例提供了一种无人机航线的确定方法，通过生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物，然后根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链，如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以利用凸壳的性质，将目标障碍物处理成凸壳的形状，可以根据目标障碍物对应的凸壳形状、以及原始航线穿过目标障碍物的方式，确定与目标障碍物对应的绕行航线，从而更好地规划目标障碍物附近的绕行航线，降低与目标障碍物对应的绕行航线的能耗，减少能耗浪费。

实施例二

图2a为本发明实施例二提供的一种无人机航线的确定方法的流程图。本实施例可以与上述一个或者多个实施例中各个可选方案结合，在本实施例中，在确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链之后，可以还包括：如果原始航线穿过两条单调链，且所两条单调链属于相对单调链，则根据原始航线与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

如图2a所示，本实施例的方法具体包括：

步骤201、生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物。

步骤202、根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合。

边界点集合包括目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标。

步骤203、在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链。

步骤204、如果原始航线穿过两条单调链，且所两条单调链属于相对单调链，则根据原始航线与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

可选的，原始航线穿过第一目标单调链和第二目标单调链，第一目标单调链与第二目标单调链属于相对单调链。

具体的，原始航线沿着无人机飞行方向依次穿过两条单调链。第一目标单调链是原始航线穿过的第一条单调链。第二目标单调链是原始航线穿过的第二条单调链。

可选的，根据原始航线与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以包括：将构成第一目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离第二目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为第一目标关键边界点坐标；将构成第二目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离第一目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为第二目标关键边界点坐标；将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为绕行航线中的第一航点坐标，第一交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为绕行航线中的第五航点坐标，第二交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；以第一航点坐标为起点，沿着第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线；将平行于无人机飞行方向，且经过第一目标关键边界点坐标的直线确定为第一目标直线；获取第一射线与第一目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第二航点坐标；根据第二航点坐标以及第二目标关键边界点坐标，确定绕行航线中的第三航点坐标，第二航点坐标与第三航点坐标的连线垂直于第二目标关键边界点坐标与第三航点坐标的连线；以第五航点坐标为起点，沿着第五航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线；将经过第三航点坐标和第二目标关键边界点坐标的直线确定为第二目标直线；获取第二射线与第二目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第四航点坐标。

在一个具体实例中，图2b为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。针对如图1c所示的目标障碍物的边界点集合的凸壳106，原始航线108穿过从第二关键边界点坐标6到第四关键边界点坐标8的第三单调链、以及从第一关键边界点坐标5到第三关键边界点坐标7的第一单调链。第一单调链与第三单调链、第二单调链与第四单调链作为互为相对的单调链，属于相对单调链。第三单调链即为第一目标单调链。第一单调链即为第二目标单调链。将构成第一目标单调链的第二关键边界点坐标6和第四关键边界点坐标8中的距离第二目标单调链较近的第二关键边界点坐标6，确定为第一目标关键边界点坐标。将构成第二目标单调链的第一关键边界点坐标5和第三关键边界点坐标7中的距离第一目标单调链较近的第三关键边界点坐标7，确定为第二目标关键边界点坐标。

将原始航线108与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标31确定为绕行航线中的第一航点坐标。将原始航线108与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标35确定为绕行航线中的第五航点坐标。以第一航点坐标为起点，沿着第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线。将平行于无人机飞行方向，且经过第一目标关键边界点坐标的直线确定为第一目标直线。获取第一射线与第一目标直线的交点的坐标32，作为绕行航线中的第二航点坐标。根据第二航点坐标以及第二目标关键边界点坐标，确定绕行航线中的第三航点坐标33，第二航点坐标与第三航点坐标33的连线垂直于第二目标关键边界点坐标与第三航点坐标33的连线。以第五航点坐标为起点，沿着第五航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线。将经过第三航点坐标33和第二目标关键边界点坐标的直线确定为第二目标直线。获取第二射线与第二目标直线的交点的坐标34，作为绕行航线中的第四航点坐标。

由此，根据原始航线108与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线：第一航点坐标→第二航点坐标→第三航点坐标→第四航点坐标→第五航点坐标，即31→32→33→34→35。

可选的，原始航线穿过第三目标单调链和第四目标单调链，第三目标单调链与第四目标单调链属于相对单调链。

具体的，原始航线沿着无人机飞行方向依次穿过两条单调链。第三目标单调链是原始航线穿过的第一条单调链。第四目标单调链是原始航线穿过的第二条单调链。

可选的，根据原始航线与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以包括：将构成第三目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离第四目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为目标关键边界点坐标；将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为绕行航线中的第一航点坐标，第一交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为绕行航线中的第四航点坐标，第二交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；以第四航点坐标为起点，沿着第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出目标射线；将平行于无人机飞行方向，且经过目标关键边界点坐标的直线确定为目标直线；获取目标射线与目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第三航点坐标；根据第一航点坐标和第三航点坐标，确定绕行航线中的第二航点坐标，第一航点坐标与第二航点坐标的连线垂直于第二航点坐标与第三航点坐标的连线。

在一个具体实例中，图2c为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。针对如图1c所示的目标障碍物的边界点集合的凸壳106，原始航线108穿过从第二关键边界点坐标6到第四关键边界点坐标8的第三单调链、以及从第一关键边界点坐标5到第三关键边界点坐标7的第一单调链。第一单调链与第三单调链、第二单调链与第四单调链作为互为相对的单调链，属于相对单调链。第三单调链即为第三目标单调链。第一单调链即为第四目标单调链。将构成第三目标单调链的第二关键边界点坐标6和第四关键边界点坐标8中的距离第四目标单调链较近的第二关键边界点坐标6，确定为目标关键边界点坐标。

将原始航线108与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标41确定为绕行航线中的第一航点坐标。将原始航线108与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标44确定为绕行航线中的第四航点坐标。以第四航点坐标为起点，沿着第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出目标射线。将平行于无人机飞行方向，且经过目标关键边界点坐标的直线确定为目标直线。获取目标射线与目标直线的交点的坐标43，作为绕行航线中的第三航点坐标。根据第一航点坐标和第三航点坐标，确定绕行航线中的第二航点坐标42，第一航点坐标与第二航点坐标42的连线垂直于第二航点坐标42与第三航点坐标的连线。

由此，根据原始航线108与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线：第一航点坐标→第二航点坐标→第三航点坐标→第四航点坐标，即41→42→43→44。

图2d为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。如图2d所示，原始航线108穿过目标障碍物的边界点集合的凸壳106。与目标障碍物对应的绕行航线为：航点坐标51→航点坐标52→航点坐标53→航点坐标54→航点坐标55。

如图2b所示的绕行航线的路程以及如图2c所示的绕行航线的路程，都比如图2d所示绕行航线的路程短。因此，如图2b所示的绕行航线的能耗以及如图2c所示的绕行航线的能耗，都比如图2d所示绕行航线的能耗低。由此，根据原始航线108与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以减少与目标障碍物对应的绕行航线的路程，从而减少能耗的浪费。

可选的，还包括：如果目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积大于预设面积阈值，则根据凸壳边界中的隐藏区域和目标障碍物的边界点集合，得到目标障碍物的半凸壳边界点集合；根据半凸壳边界点集合，对与目标障碍物对应的绕行航线进行修正，得到与目标障碍物对应的修正绕行航线。

凸壳边界中的隐藏区域是位于凸壳内部，但是没有位于目标障碍物的边界内部的区域。隐藏区域面积即为隐藏区域的面积。有时候完全把目标障碍物凸壳化，会导致目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积过大。这种情况下，无人机作业舍弃的面积可能会比较大。

可选的，预设面积阈值可以根据业务需求进行设置。

具体的，确定目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域，并判断目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积是否大于预设面积阈值。如果目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积大于预设面积阈值，则根据凸壳边界中的隐藏区域和目标障碍物的边界点集合，得到目标障碍物的半凸壳边界点集合；如果目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积小于等于预设面积阈值，则不进行后续处理。

可选的，根据凸壳边界中的隐藏区域和目标障碍物的边界点集合，得到目标障碍物的半凸壳边界点集合，可以包括：将目标障碍物的凸壳边界点集合中的与隐藏区域对应的边界点坐标替换为目标障碍物的边界点集合中的与隐藏区域对应的边界点坐标；将完成替换操作的目标障碍物的凸壳边界点集合确定为目标障碍物的半凸壳边界点集合。

即在目标障碍物的边界点集合的凸壳中，将与隐藏区域对应的凸壳边界替换为与隐藏区域对应的目标障碍物边界，从而将隐藏区域面积大于预设面积阈值的隐藏区域从凸壳区域中删除。

在一个具体实例中，获取如图2e所示的目标障碍物109的边界点集合。根据预设的凸壳点判断行列式，计算与边界点集合中各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，并根据凸壳点判断结果，确定目标障碍物109的凸壳边界点集合。如图2f所示，由目标障碍物109的凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，即为目标障碍物109的边界点集合的凸壳110，是封闭目标障碍物109的所有边界点的最小凸多边形。目标障碍物109的边界点集合的凸壳110中的隐藏区域包括：隐藏区域A、隐藏区域B、隐藏区域C以及隐藏区域D。隐藏区域A和隐藏区域B的隐藏区域面积大于预设面积阈值。根据凸壳边界中的隐藏区域和目标障碍物的边界点集合，得到目标障碍物的半凸壳边界点集合。如图2g所示，由目标障碍物109的半凸壳边界点集合中的边界点坐标构成的多边形，可以记为目标障碍物109的边界点集合的半凸壳111。

可选的，根据半凸壳边界点集合，对与目标障碍物对应的绕行航线进行修正，得到与目标障碍物对应的修正绕行航线，可以包括：根据半凸壳边界点集合，对绕行航线中位于隐藏区域的航点坐标进行修正。

可选的，根据半凸壳边界点集合，对绕行航线中位于隐藏区域的航点坐标进行修正，可以包括：将凸壳中与隐藏区域对应的凸壳边界，确定为待修正边界；将与隐藏区域对应的目标障碍物边界，确定为修正边界；如果绕行航线中存在目标航点坐标为原始航线与待修正边界的交点，则获取原始航线与修正边界的交点作为与目标航点坐标对应的修正航点坐标，并将目标航点坐标替换为修正航点坐标；将完成替换操作的绕行航线确定为与目标障碍物对应的修正绕行航线。

由此，以完全的凸壳作为航线辅助规划，形成与目标障碍物对应的绕行航线，然后在目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积过大的情况下，通过对目标障碍物的凸壳边界进行半凸壳化，对与目标障碍物对应的绕行航线进行修正，得到与目标障碍物对应的修正绕行航线，避免无人机作业舍弃的面积过大的问题。

在一个具体实例中，图2h为本发明实施例二提供的一种与目标障碍物对应的绕行航线的示意图。如图2h所示，原始航线112穿过目标障碍物的边界点集合的凸壳110。与目标障碍物对应的绕行航线为：航点坐标61→航点坐标62→航点坐标63→航点坐标64→航点坐标65→航点坐标66。隐藏区域A和隐藏区域B的隐藏区域面积大于预设面积阈值。将凸壳中与隐藏区域A对应的凸壳边界113、与隐藏区域B对应的凸壳边界116，确定为第一待修正边界、第二待修正边界；将与隐藏区域A对应的目标障碍物边界114、与隐藏区域B对应的目标障碍物边界115，确定为第一修正边界、第二修正边界。航点坐标61为原始航线112与第一待修正边界的交点。航点坐标66为原始航线112与第二待修正边界的交点。获取原始航线112与第一修正边界的交点作为与航点坐标61对应的第一修正航点坐标，并将航点坐标61替换为第一修正航点坐标。获取原始航线112与第二修正边界的交点作为与航点坐标66对应的第二修正航点坐标，并将航点坐标66替换为第二修正航点坐标，得到如图2i所示的修正绕行航线：航点坐标67→航点坐标62→航点坐标63→航点坐标64→航点坐标65→航点坐标68。航点坐标67为第一修正航点坐标，即原始航线112与第一修正边界的交点。航点坐标68为第二修正航点坐标，即原始航线112与第一修正边界的交点。

在另一个具体实例中，原始航线112穿过目标障碍物的边界点集合的凸壳110。隐藏区域A和隐藏区域B的隐藏区域面积大于预设面积阈值。根据半凸壳边界点集合，对与目标障碍物对应的绕行航线进行修正，得到如图2j所示的与目标障碍物对应的修正绕行航线：航点坐标71→航点坐标71→航点坐标73→航点坐标74→航点坐标75。航点坐标71和航点坐标75为根据半凸壳边界点集合进行修正的航点坐标。

本发明实施例提供了一种无人机航线的确定方法，通过在原始航线穿过两条单调链，且所两条单调链属于相对单调链时，根据原始航线与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以根据目标障碍物对应的凸壳形状、以及原始航线穿过目标障碍物的方式，确定与目标障碍物对应的绕行航线，从而更好地规划目标障碍物附近的绕行航线，降低与目标障碍物对应的绕行航线的能耗，减少能耗浪费。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种无人机航线的确定装置的结构示意图。如图3所示，所述装置包括：原始航线生成模块301、凸壳边界确定模块302、关键点确定模块303以及第一航线确定模块304。

其中，原始航线生成模块301，用于生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物；凸壳边界确定模块302，用于根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，边界点集合包括目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；关键点确定模块303，用于在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链；第一航线确定模块304，用于如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

本发明实施例提供了一种无人机航线的确定装置，通过生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物，然后根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链，如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线，可以利用凸壳的性质，将目标障碍物处理成凸壳的形状，可以根据目标障碍物对应的凸壳形状、以及原始航线穿过目标障碍物的方式，确定与目标障碍物对应的绕行航线，从而更好地规划目标障碍物附近的绕行航线，降低与目标障碍物对应的绕行航线的能耗，减少能耗浪费。

在上述各实施例的基础上，无人机航线的确定装置可以还包括：第二航线确定模块，用于如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相对单调链，则根据原始航线与目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成两条单调链的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

在上述各实施例的基础上，凸壳边界确定模块302可以包括：集合确定单元，用于根据预设的凸壳点判断行列式，计算与边界点集合中各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，并根据凸壳点判断结果，确定目标障碍物的凸壳边界点集合。

在上述各实施例的基础上，关键点确定模块303可以包括：坐标投射单元，用于将目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标投射至以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系；第一获取单元，用于获取凸壳边界点集合中的横坐标数值最小的边界点坐标作为第一关键边界点坐标；第二获取单元，用于获取凸壳边界点集合中的横坐标数值最大的边界点坐标作为第二关键边界点坐标；第三获取单元，用于获取凸壳边界点集合中的纵坐标数值最小的边界点坐标作为第三关键边界点坐标；第四获取单元，用于获取凸壳边界点集合中的纵坐标数值最大的边界点坐标作为第四关键边界点坐标；第一确定单元，用于将从第一关键边界点坐标到第三关键边界点坐标的边确定为第一单调链；第二确定单元，用于将从第三关键边界点坐标到第二关键边界点坐标的边确定为第二单调链；第三确定单元，用于将从第二关键边界点坐标到第四关键边界点坐标的边确定为第三单调链；第四确定单元，用于将从第四关键边界点坐标到第一关键边界点坐标的边确定为第四单调链；其中，第一单调链与第二单调链、第二单调链与第三单调链、第三单调链与第四单调链以及第四单调链与第一单调链，属于相邻单调链；第一单调链与所述第三单调链、第二单调链与第四单调链，属于相对单调链。

在上述各实施例的基础上，第一航线确定模块304可以包括：第一坐标确定单元，用于将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为绕行航线中的第一航点坐标，第一交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；第二坐标确定单元，用于将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为绕行航线中的第四航点坐标，第二交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；第一射线确定单元，用于以第一航点坐标为起点，沿着第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线；第二射线确定单元，用于以第四航点坐标为起点，沿着第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线；直线确定单元，用于将平行于无人机飞行方向，且经过两条单调链中相同的关键边界点坐标的直线确定为目标直线；第三坐标确定单元，用于获取第一射线与目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第二航点坐标；第四坐标确定单元，用于获取第二射线与目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第三航点坐标。

在上述各实施例的基础上，原始航线穿过第一目标单调链和第二目标单调链，第一目标单调链与第二目标单调链属于相对单调链；第二航线确定模块可以包括：第一坐标确定单元，用于将构成第一目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离第二目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为第一目标关键边界点坐标；第二坐标确定单元，用于将构成第二目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离第一目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为第二目标关键边界点坐标；第三坐标确定单元，用于将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为绕行航线中的第一航点坐标，第一交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；第四坐标确定单元，用于将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为绕行航线中的第五航点坐标，第二交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；第一射线确定单元，用于以第一航点坐标为起点，沿着第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线；第一直线确定单元，用于将平行于无人机飞行方向，且经过第一目标关键边界点坐标的直线确定为第一目标直线；第五坐标确定单元，用于获取第一射线与第一目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第二航点坐标；第六坐标确定单元，用于根据第二航点坐标以及第二目标关键边界点坐标，确定绕行航线中的第三航点坐标，第二航点坐标与第三航点坐标的连线垂直于第二目标关键边界点坐标与第三航点坐标的连线；第二射线确定单元，用于以第五航点坐标为起点，沿着第五航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线；第二直线确定单元，用于将经过第三航点坐标和第二目标关键边界点坐标的直线确定为第二目标直线；第七坐标确定单元，用于获取第二射线与第二目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第四航点坐标。

在上述各实施例的基础上，原始航线穿过第三目标单调链和第四目标单调链，第三目标单调链与第四目标单调链属于相对单调链；第二航线确定模块可以包括：第一坐标确定单元，用于将构成第三目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离第四目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为目标关键边界点坐标；第二坐标确定单元，用于将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为绕行航线中的第一航点坐标，第一交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；第三坐标确定单元，用于将原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为绕行航线中的第四航点坐标，第二交点为原始航线与目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；射线确定单元，用于以第四航点坐标为起点，沿着第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出目标射线；直线确定单元，用于将平行于无人机飞行方向，且经过目标关键边界点坐标的直线确定为目标直线；第四坐标确定单元，用于获取目标射线与目标直线的交点的坐标，作为绕行航线中的第三航点坐标；第五坐标确定单元，用于根据第一航点坐标和第三航点坐标，确定绕行航线中的第二航点坐标，第一航点坐标与第二航点坐标的连线垂直于第二航点坐标与第三航点坐标的连线。

在上述各实施例的基础上，无人机航线的确定装置可以还包括：半凸壳确定模块，用于点集合如果目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积大于预设面积阈值，则根据凸壳边界中的隐藏区域和目标障碍物的边界点集合，得到目标障碍物的半凸壳边界点集合；航线修正模块，用于根据半凸壳边界点集合，对与目标障碍物对应的绕行航线进行修正，得到与目标障碍物对应的修正绕行航线。

上述无人机航线的确定装置可执行本发明任意实施例所提供的无人机航线的确定方法，具备执行无人机航线的确定方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备412的框图。图4显示的计算机设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，计算机设备412以通用计算机设备的形式表现。计算机设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器416，存储器428，连接不同系统组件(包括存储器428和处理器416)的总线418。处理器416包括但不限于AI处理器。

总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)430和/或高速缓存存储器432。计算机设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备412交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口422进行。并且，计算机设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与计算机设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合计算机设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

计算机设备412的处理器416通过运行存储在存储器428中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的无人机航线的确定方法。该方法具体可以包括：生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物；根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，边界点集合包括所述目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链；如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

实施例五

本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的无人机航线的确定方法。该方法具体可以包括：生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定原始航线穿过的目标障碍物；根据目标障碍物的边界点集合，确定目标障碍物的凸壳边界点集合，边界点集合包括所述目标障碍物的边界点坐标，凸壳边界点集合包括边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由关键边界点坐标构成的单调链；如果原始航线穿过两条单调链，且两条单调链属于相邻单调链，则根据原始航线与目标障碍物的凸壳边界的交点、以及两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与目标障碍物对应的绕行航线。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种无人机航线的确定方法，其特征在于，包括：

生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定所述原始航线穿过的目标障碍物；

根据所述目标障碍物的边界点集合，确定所述目标障碍物的凸壳边界点集合，所述边界点集合包括所述目标障碍物的边界点坐标，所述凸壳边界点集合包括所述边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；

在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定所述凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由所述关键边界点坐标构成的单调链；

如果所述原始航线穿过两条单调链，且所述两条单调链属于相邻单调链，则根据所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的交点、以及所述两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与所述目标障碍物对应的绕行航线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由所述关键边界点坐标构成的单调链之后，还包括：

如果所述原始航线穿过两条单调链，且所述两条单调链属于相对单调链，则根据所述原始航线与所述目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成所述两条单调链的关键边界点坐标，确定与所述目标障碍物对应的绕行航线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标障碍物的边界点集合，确定所述目标障碍物的凸壳边界点集合，包括：

根据预设的凸壳点判断行列式，计算与所述边界点集合中各边界点坐标对应的凸壳点判断结果，并根据所述凸壳点判断结果，确定所述目标障碍物的凸壳边界点集合。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定所述凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由所述关键边界点坐标构成的单调链，包括：

将所述目标障碍物的凸壳边界点集合中的边界点坐标投射至以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系；

获取所述凸壳边界点集合中的横坐标数值最小的边界点坐标作为第一关键边界点坐标；

获取所述凸壳边界点集合中的横坐标数值最大的边界点坐标作为第二关键边界点坐标；

获取所述凸壳边界点集合中的纵坐标数值最小的边界点坐标作为第三关键边界点坐标；

获取所述凸壳边界点集合中的纵坐标数值最大的边界点坐标作为第四关键边界点坐标；

将从所述第一关键边界点坐标到所述第三关键边界点坐标的边确定为第一单调链；

将从所述第三关键边界点坐标到所述第二关键边界点坐标的边确定为第二单调链；

将从所述第二关键边界点坐标到所述第四关键边界点坐标的边确定为第三单调链；

将从所述第四关键边界点坐标到所述第一关键边界点坐标的边确定为第四单调链；

其中，所述第一单调链与所述第二单调链、所述第二单调链与所述第三单调链、所述第三单调链与所述第四单调链以及所述第四单调链与所述第一单调链，属于相邻单调链；所述第一单调链与所述第三单调链、所述第二单调链与所述第四单调链，属于相对单调链。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的交点、以及所述两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与所述目标障碍物对应的绕行航线，包括：

将所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为所述绕行航线中的第一航点坐标，所述第一交点为所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；

将所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为所述绕行航线中的第四航点坐标，所述第二交点为所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；

以所述第一航点坐标为起点，沿着所述第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线；

以所述第四航点坐标为起点，沿着所述第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线；

将平行于无人机飞行方向，且经过所述两条单调链中相同的关键边界点坐标的直线确定为目标直线；

获取所述第一射线与所述目标直线的交点的坐标，作为所述绕行航线中的第二航点坐标；

获取所述第二射线与所述目标直线的交点的坐标，作为所述绕行航线中的第三航点坐标。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述原始航线穿过第一目标单调链和第二目标单调链，所述第一目标单调链与所述第二目标单调链属于相对单调链；

根据所述原始航线与所述目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成所述两条单调链的关键边界点坐标，确定与所述目标障碍物对应的绕行航线，包括：

将构成所述第一目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离所述第二目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为第一目标关键边界点坐标；

将构成所述第二目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离所述第一目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为第二目标关键边界点坐标；

将所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为所述绕行航线中的第一航点坐标，所述第一交点为所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；

将所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为所述绕行航线中的第五航点坐标，所述第二交点为所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；

以所述第一航点坐标为起点，沿着所述第一航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第一射线；

将平行于无人机飞行方向，且经过所述第一目标关键边界点坐标的直线确定为第一目标直线；

获取所述第一射线与所述第一目标直线的交点的坐标，作为所述绕行航线中的第二航点坐标；

根据所述第二航点坐标以及所述第二目标关键边界点坐标，确定所述绕行航线中的第三航点坐标，所述第二航点坐标与所述第三航点坐标的连线垂直于所述第二目标关键边界点坐标与所述第三航点坐标的连线；

以所述第五航点坐标为起点，沿着所述第五航点坐标所在凸壳边界的方向，作出第二射线；

将经过所述第三航点坐标和所述第二目标关键边界点坐标的直线确定为第二目标直线；

获取所述第二射线与所述第二目标直线的交点的坐标，作为所述绕行航线中的第四航点坐标。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述原始航线穿过第三目标单调链和第四目标单调链，所述第三目标单调链与所述第四目标单调链属于相对单调链；

根据所述原始航线与所述目标障碍物凸壳边界的交点、以及构成所述两条单调链的关键边界点坐标，确定与所述目标障碍物对应的绕行航线，包括：

将构成所述第三目标单调链的两个关键边界点坐标中的距离所述第四目标单调链较近的关键边界点坐标，确定为目标关键边界点坐标；

将所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第一交点的坐标确定为所述绕行航线中的第一航点坐标，所述第一交点为所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第一个交点；

将所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第二交点的坐标确定为所述绕行航线中的第四航点坐标，所述第二交点为所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的第二个交点；

以所述第四航点坐标为起点，沿着所述第四航点坐标所在凸壳边界的方向，作出目标射线；

将平行于无人机飞行方向，且经过所述目标关键边界点坐标的直线确定为目标直线；

获取所述目标射线与所述目标直线的交点的坐标，作为所述绕行航线中的第三航点坐标；

根据所述第一航点坐标和所述第三航点坐标，确定所述绕行航线中的第二航点坐标，所述第一航点坐标与所述第二航点坐标的连线垂直于所述第二航点坐标与所述第三航点坐标的连线。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

如果所述目标障碍物的凸壳边界中的隐藏区域面积大于预设面积阈值，则根据所述凸壳边界中的隐藏区域和所述目标障碍物的边界点集合，得到所述目标障碍物的半凸壳边界点集合；

根据所述半凸壳边界点集合，对与所述目标障碍物对应的绕行航线进行修正，得到与所述目标障碍物对应的修正绕行航线。

9.一种无人机航线的确定装置，其特征在于，包括：

原始航线生成模块，用于生成无人机在目标作业区域的原始航线，并确定所述原始航线穿过的目标障碍物；

凸壳边界确定模块，用于根据所述目标障碍物的边界点集合，确定所述目标障碍物的凸壳边界点集合，所述边界点集合包括所述目标障碍物的边界点坐标，所述凸壳边界点集合包括所述边界点集合中属于凸壳边界点坐标的边界点坐标；

关键点确定模块，用于在以无人机飞行方向作为纵轴方向的平面坐标系中，根据预设的关键点选取规则，确定所述凸壳边界点集合中的关键边界点坐标、以及由所述关键边界点坐标构成的单调链；

第一航线确定模块，用于如果所述原始航线穿过两条单调链，且所述两条单调链属于相邻单调链，则根据所述原始航线与所述目标障碍物的凸壳边界的交点、以及所述两条单调链中相同的关键边界点坐标，确定与所述目标障碍物对应的绕行航线。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任一所述的无人机航线的确定方法。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的无人机航线的确定方法。

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