(57)【要約】  本出願は、障害物又は地面の認識及び飛行制御方法、装置、機器及び記憶媒体を開示し、当該障害物又は地面の認識方法は、航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物又は地面の認識方法であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、を含む、
ことを特徴とする障害物又は地面の認識方法。
【請求項２】
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングするステップは、
前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、直線フィッティングを行うステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項３】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つ前記フィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項４】
前記いくつかのサブ領域の標高をフィッティングするステップは、
前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項５】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定するステップと、
各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと前記平均値の差がいずれも第１の設定値より小さく、且つ前記平均値が前記傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定するステップと、
そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項６】
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割するステップは、
前記前方領域を前記航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項７】
各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップは、
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、
各前記サブ領域に対して、前記サブ領域の配列を標高の大きい順に設定数の点群データを除去するステップと、
前記配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、
前記標高平均値を前記サブ領域の標高とするステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項８】
各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップは、
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、
各前記サブ領域に対して、前記配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、
前記標高平均値を前記サブ領域の標高とするステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項９】
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存する前に、
前記点群データをダウンサンプリング処理するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１０】
前記航空機の予め設定された航路と、前記航空機の位置と、前記航空機の幅とに基づいて、前記航空機の前方領域を決定するステップをさらに含み、
前記前方領域における各点から前記航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前記前方領域における各点から前記航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の障害物又は地面認識方法。
【請求項１１】
前記航空機の前方領域の点群データを決定するステップは、
航空機検知領域の点群データを決定し、前記前方領域以外の点群データをフィルタリングして、前記航空機の前方領域の点群データを取得するステップを含み、
前記検知領域は、前記航空機の有効検知範囲である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１２】
飛行制御方法であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、
前記前方領域に障害物が存在する場合、前記航空機を制御して障害物回避操作を行い、前記前方領域に地面が存在する場合、前記航空機を制御して模擬飛行するステップと、を含む、
ことを特徴とする飛行制御方法。
【請求項１３】
障害物又は地面の認識装置であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するための点群データ決定モジュールと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するための標高決定モジュールと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するための障害物決定モジュールと、を含む、
ことを特徴とする障害物又は地面の認識装置。
【請求項１４】
飛行制御装置であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するための点群データ決定モジュールと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するための標高決定モジュールと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するための障害物決定モジュールと、
前記前方領域に障害物が存在する場合、前記航空機を制御して障害物回避操作を行い、前記前方領域に地面が存在する場合、前記航空機を制御して模擬飛行するための飛行制御モジュールと、を含む、
ことを特徴とする飛行制御装置。
【請求項１５】
機器であって、
メモリと、プロセッサと、メモリに記憶され、プロセッサで実行可能なコンピュータプログラムとを含み、前記プロセッサが前記プログラムを実行する場合に、請求項１〜１１のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法、又は請求項１２に記載の飛行制御方法が実現される、
ことを特徴とする機器。
【請求項１６】
コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
当該プログラムがプロセッサによって実行される場合に、請求項１〜１１のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法、又は請求項１２に記載の飛行制御方法が実現される、
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、広州極飛科技有限公司が２０１８年８月１５日に提出された、発明の名称が「障害物又は地面の認識及び飛行制御方法、装置、機器及び記憶媒体」であり、中国特許出願番号が「２０１８１０９３１１０５.７」である優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本出願は、航空機技術に関し、特に、障害物又は地面の認識及び飛行制御方法、装置、機器及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００３】
航空機の普及に伴い、ますます多くの人々が航空機を理解して使用するようになった。現在民間の航空機は、主に、民生用航空機と産業用(業界レベル)航空機の２種類に分けられ、この２種類の航空機は、通常、すべて手動又は自動制御下で、航空機を正確に制御していくつかの飛行タスクを完了し、これらの飛行タスクは、散布作業、航空写真、ライン検査、測量、計量、貨物輸送などを含む。
【０００４】
航空機の作業中に、下方の検知装置によって航空機が地面と設定距離を保つようにすることによって、模擬飛行を行い、前方の検知装置によって前方に障害物があるか否かを判断し、航空機の前方に障害物が存在することが認識された場合、障害物回避操作を行う。
【０００５】
しかし、航空機の飛行中に、航空機の前方の検知装置によって航空機の前方地面の勾配が一つの設定範囲内にあると決定された場合、航空機は模擬飛行することができるが、航空機は、それを障害物と見なし、障害物回避操作を行う。したがって、航空機が前方の障害物又は地面を正確に認識することができないため、模擬飛行と障害物回避操作が衝突し、作業フロー及び作業効率に影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願は、航空機の前方領域における障害物又は地面を正確に認識することによって、航空機の作業効率を向上させることができる障害物又は地面の認識及び飛行制御方法、装置、機器及び記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様において、本出願は、障害物又は地面の認識方法を提供し、航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、を含む。
【０００８】
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングするステップは、前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、直線フィッティングを行うステップを含む。
【０００９】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つ前記フィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む。
【００１０】
前記いくつかのサブ領域の標高をフィッティングするステップは、前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うステップを含む。
【００１１】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定するステップと、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと前記平均値の差がいずれも第１の設定値より小さく、且つ前記平均値が前記傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定するステップと、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップと、を含む。
【００１２】
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割するステップは、前記前方領域を前記航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割するステップを含む。
【００１３】
各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップは、前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、各前記サブ領域に対して、前記サブ領域の配列を標高の大きい順に設定数の点群データを除去するステップと、前記配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、前記標高平均値を前記サブ領域の標高とするステップと、を含む。
【００１４】
各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップは、前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、各前記サブ領域に対して、前記配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、前記標高平均値を前記サブ領域の標高とするステップと、を含む。
【００１５】
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存する前に、前記点群データをダウンサンプリング処理するステップをさらに含む。
【００１６】
前記方法は、前記航空機の予め設定された航路と、前記航空機の位置と、前記航空機の幅とに基づいて前記航空機の前方領域を決定するステップをさらに含み、前記前方領域における各点から前記航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前記前方領域における各点から前記航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある。
【００１７】
前記航空機の前方領域の点群データを決定するステップは、航空機検知領域の点群データを決定し、前記前方領域以外の点群データをフィルタリングして、前記航空機の前方領域の点群データを取得するステップを含み、前記検知領域は、前記航空機の有効検知範囲である。
【００１８】
第２の態様において、本出願は、飛行制御方法をさらに提供し、航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、前記いくつかのサブ領域の標高をフィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、前記前方領域に障害物が存在する場合、前記航空機を制御して障害物回避操作を行い、前記前方領域に地面が存在する場合、前記航空機を制御して模擬飛行するステップと、を含む。
【００１９】
第３の態様において、本出願は、障害物又は地面の認識装置をさらに提供し、航空機の前方領域の点群データを決定するための点群データ決定モジュールと、前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するための標高決定モジュールと、前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するための障害物決定モジュールと、を含む。
【００２０】
第４の態様において、本出願は、飛行制御装置をさらに提供し、航空機の前方領域の点群データを決定するための点群データ決定モジュールと、前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するための標高決定モジュールと、前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するための障害物決定モジュールと、前記前方領域に障害物が存在する場合、前記航空機を制御して障害物回避操作を行い、前記前方領域に地面が存在する場合、前記航空機を制御して模擬飛行するための飛行制御モジュールと、を含む。
【００２１】
第５の態様において、本出願は、機器をさらに提供し、メモリと、プロセッサと、メモリに記憶され、プロセッサで実行可能なコンピュータプログラムとを含み、前記プロセッサが前記プログラムを実行する場合に、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法が実現される。
【００２２】
第６の態様において、本出願は、コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに提供し、当該プログラムがプロセッサによって実行される場合に、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法、又は飛行制御方法が実現される。
【発明の効果】
【００２３】
本出願は、航空機の前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、航空機の前方領域の点群データを対応するサブ領域にマッチングし、サブ領域内の点群データに基づいてサブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高によって直線フィッティングを行うことによって、フィッティング結果に基づいて航空機の前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判別し、航空機の前方の障害物又は地面を正確に認識することによって、模擬飛行と障害物回避操作との衝突を回避し、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本出願により提供される障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。
【図２】本出願により提供される航空機の前方領域を長手方向に区分する平面図である。
【図３】本出願により提供される別の障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。
【図４】本出願により提供される他の障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。
【図５】本出願により提供されるもう一つの障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。
【図６】本出願により提供されるもう一つの障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。
【図７】本出願により提供される飛行制御方法のフローチャートである。
【図８】本出願により提供される障害物又は地面の認識装置の構造ブロック図である。
【図９】本出願により提供される飛行制御装置の構造ブロック図である。
【図１０】本出願により提供される機器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面と実施例とを組み合わせて、本出願についてさらに詳しく説明する。なお、ここで説明される具体的な実施例は、単に本出願を解釈するためのものであり、本出願を限定するものではない。また、説明の便宜上、図面には、すべての構成ではなく、本出願に係る部分だけが示されている。
【００２６】
図１は、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。障害物又は地面の認識方法は、障害物又は地面の認識装置によって実行され、障害物又は地面の認識装置は、ソフトウェア及び／又はハードウェアによって実現され、障害物又は地面の認識装置は、航空機に構成されてもよいし、航空機と通信可能な機器に構成されてもよく、例えば、端末、サーバなどであってもよい。端末は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、スマートリモコンなどであってもよい。サーバは、クラウドサーバであってもよいし、他のタイプのサーバであってもよい。その中、航空機は、無人航空機であってもよく、その中、無人航空機は、植物保護無人航空機であってもよい。
【００２７】
本出願により提供される方法は、航空機の前方領域に疑似障害物が存在することが検出されたシーンに適用されることができ、特に、航空機が植物に対する散布、航空写真、巡航などの作業を行う場合、航空機の前方領域に疑似障害物が存在することが検出されたシーンに適用されることができる。その中、疑似障害物は、真の障害物である可能性もあり、真の障害物ではない可能性もあることを理解されたい。例えば、航空機の前方領域にスロープが存在し、且つスロープの勾配が一定の範囲内にある場合、航空機は、検知装置によってスロープが疑似障害物であることを検出することができる。
【００２８】
従来技術では、航空機は、当該スロープを真の障害物として扱い、障害物回避操作を行うが、当該スロープの勾配はあまり大きくなく、航空機は、模擬飛行することができるが、航空機は当該スロープを真の障害物として扱うため、障害物回避操作を実行する。したがって、従来技術では、航空機の前方領域における障害物又は地面を認識する方法が適切ではなく、模擬飛行と障害物回避操作とが衝突することになりやすい。本出願により提供される方法は、航空機の前方領域の障害物又は地面をさらに認識することによって、模擬飛行と障害物回避操作との衝突を回避することができる。
【００２９】
図１に示すように、本出願により提供される技術案は、以下のようなステップを含む。
Ｓ１１０：航空機の前方領域の点群データを決定する。
【００３０】
本出願では、航空機は、無人航空機であってもよく、又は他のタイプの航空機であってもよい。無人航空機は、植物保護無人航空機であってもよい。
【００３１】
その中、航空機は飛行中に、検知装置によって前方領域を検知し、航空機の前方領域における障害物及び／又は地面を判断することができる。その中、検知装置は、マルチラインレーザレーダ、双眼測距センサ、及び深度画像（ＲＧＢ−Ｄ）測距センサなどを含むことができるが、これらに限定されない。その中、検知装置は、航空機の前方に取付けることができる。その中、検知装置は、実際の作業状況に応じてオン及びオフにすることができ、例えば、航空機が起動された場合、検知装置をオンにし、航空機の作業タスクが完了した場合、検知装置をオフにすることができる。他のセンサ装置と合わせて使用することもでき、例えば、他のセンサ装置が複雑なシーンを検知する場合、検知装置をオンにすることができる。
【００３２】
航空機の飛行中に、検知装置によって航空機の前方領域の元のデータを取得することができ、元のデータによって前方領域の点群データを計算することができる。例えば、マルチラインレーザレーダを使用して検知する場合、マルチラインレーザレーダによって物体から航空機までの距離を検知することができ、物体から航空機までの距離、レーザレーダによって放出された検知ビームの角度、及び航空機の位置によって物体の各点の位置情報を決定することができる。その中、物体の各点位置情報は、物体の緯度と経度の座標及び高さを含むことができる。物体の各点の位置情報を座標変換することによって、機体座標系に変換することで、物体の各点の機体座標系における位置情報を決定することができる。その中、機体の軸線の水平面は、Ｘ軸とＹ軸を含む平面座標系、垂直水平面をＺ軸とし、機体座標系を取得することができる。物体の各点の位置情報は点群データを形成する。元のデータは、レーザレーダによって放出されたスキャンビームの角度、スキャンビームによって検知された航空機と物体との距離などであってもよい。
【００３３】
また、ＲＧＢ−Ｄ測距センサを使用して検知する場合、撮影された画像の深度によって前方領域内の物体の各点と航空機との距離を決定することができ、ＲＧＢ−Ｄ測距センサの航空機における取付け位置及び角度によって、画素座標系と機体座標系との変換関係を取得することができる。物体の各点の画像における画素座標、物体の各点と航空機との距離、及び画素座標系と機体座標系との変換関係に基づいて、物体の各点を機体座標系にマッピングすることができる。その中、元のデータは、撮影画像の深度情報、ＲＧＢ−Ｄ測距センサの航空機における取付け位置及び角度などであってもよい。
【００３４】
航空機の前方領域における点群データを決定する前に、航空機の予め設定された航路と、航空機の位置と、航空機の幅とに基づいて航空機の前方領域を決定するステップをさらに含み、前方領域における各点から航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前方領域における各点から航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある。これにより、前方領域は一つの空間領域であってもよく、障害物又は地面を認識する場合、前方領域を２次元地図にマッピングすることができ、色などの情報を使用して前方領域における障害物又は地面の各点の標高を特徴付けることができ、データ処理が容易になることができ、その中、当該２次元地図は、機体座標系、世界座標系、又は他の座標系を座標系とすることができる。
【００３５】
航空機の飛行中に、前方の検知装置によって航空機の前方のより多くの点群データを検知することができるが、航空機の前方領域内の障害物のみが航空機の飛行に影響を与える可能性がある。選択可能には、航空機の前方領域の点群データを決定するステップは、航空機検知領域の点群データを決定し、前方領域以外の点群データをフィルタリングして、航空機の前方領域の点群データを取得するステップを含み、検知領域は、航空機の有効検知範囲である。その中、前方領域は、航空機の前方の作業領域と理解することができ、その中、前方領域は、航空機の位置を中心とし、航空機の幅を左右の幅とし、航空機の航路を幅の延長方向として取得された前方領域であってもよく、その中、前方領域における各点から航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前方領域における各点から航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある。点群データをフィルタリングする場合、前方領域以外の点群データをフィルタリングして、前方領域の点群データを取得することができる。前方領域以外の点群データを除去し、前方領域内の点群データを保持することによって、データの処理量を減らし、認識効率を向上させることができる。
【００３６】
Ｓ１２０：前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。
【００３７】
その中、前方領域をいくつかのサブ領域に分割することができ、前方領域をいくつかのサブ領域に等距離に分割することを含むことができ、前方領域を航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割することができる。図２は、航空機の前方領域を長手方向に区分する平面図である。図２に示すように、航空機１００の前方領域１０１における各サブ領域１０２の幅は同じであり、各サブ領域１０２は、航空機航路方向に沿って順次に並べられる。
【００３８】
このステップでは、取得された航空機の前方領域の点群データを対応するサブ領域にマッチングし、サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。その中、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定するステップは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、各サブ領域に対して、サブ領域の配列を標高値の大きい順に設定数の点群データを除去するステップと、配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、標高平均値をサブ領域の標高とするステップと、を含むことができる。
【００３９】
その中、設定数は、１、２、３などの数であってもよく、設定数は、一定の上限がある。各サブ領域の配列は、順序付き動的配列であってもよく、点群データをサブ領域に対応する配列に保存する場合、当該配列に基づいて、標高点群データを順序づける。サブ領域内の標高が設定標高値より大きい点群データを除去し、残りの点群データに基づいて当該サブ領域の標高平均値を決定し、これを当該サブ領域の標高とすることができる。例えば、標高の大きい順にｎ個の点群データを順次に除去し、残りの点群データに基づいて、標高平均値を計算し、これを当該サブ領域の標高とすることができる。又は、残りの点群データから標高の大きい順に一定数の点群データを選択し、選択された点群データに基づいて、標高平均値を計算し、これを当該サブ領域の標高とすることができる。
【００４０】
これにより、異常な点群データを除去し、残りの点群データに基づいて標高を計算する方法によって、不正確な点群データを除去することができ、サブ領域の標高を正確に取得することにより、障害物又は地面を正確に認識することができる。例えば、航空機の飛行中に、深度イメージセンサで画像を撮影し、航空機の前方領域の点群データを計算する場合、イメージセンサが前方領域における空を撮影した時、画像中の空のテクスチャの認識が不正確であるため、画像中の空の画像データに基づいて点群データを計算しやすく、当該点群データを航空機の前方領域における障害物又は地面の点群データとするため、点群データが異常となる。空の位置が高く、前方領域における障害物ではないため、画像内の異常な点群データを除去し、すなわち標高異常（より高い）の点群データをフィルタリングすることによって、サブ領域の標高を正確に計算することを確保する。その中、点群データの異常状況は、上記の状況に限定されない。
【００４１】
なお、その中、サブ領域の標高の計算方法は、上記の方法に限定されず、必要に応じて点群データを選択することによって、サブ領域の標高を計算することもできる。例えば、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定するステップは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、各サブ領域に対して、配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、標高平均値をサブ領域の標高とするステップと、をさらに含むことができる。すなわち、サブ領域内のすべての点群データに基づいて当該サブ領域の標高平均値を決定し、これを当該サブ領域の標高とすることができる。
【００４２】
なお、前方領域を分割する場合、等距離に分割してもよい。前方領域を等距離に分割する場合、サブ領域内の点群データで計算して、計算効率を向上させることができる。
【００４３】
なお、本出願の図２は、例示的に航空機の前方領域を矩形のサブ領域に分割するが、これは本出願の一例にすぎず、本出願では、サブ領域の形状が、正方形、梯形、半円形、又は他の形状であってもよいが、サブ領域の形状が矩形である場合、計算が容易になり、計算効率を向上させることができる。
【００４４】
Ｓ１３０：いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【００４５】
このステップでは、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングすることは、いくつかのサブ領域の標高に対して直線フィッティングすることであってもよい。一つの設定された座標系では、いくつかのサブ領域の位置を決定することができ、いくつかのサブ領域の標高を決定することもできる。各サブ領域の標高を直線にフィッティングし、フィッティングされた直線の特徴によって航空機の前方領域における障害物及び／又は地面を判別することができる。その中、具体的なフィッティング方法及び判別方法は、以下で詳細に説明する。本出願は、航空機の前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、取得された航空機の前方領域の点群データを対応するサブ領域にマッチングし、サブ領域内の点群データに基づいてサブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高によって直線フィッティングを行うことによって、フィッティング結果に基づいて航空機の前方領域における障害物及び／又は地面を判別し、航空機の前方の障害物又は地面を正確に認識することによって、模擬飛行と障害物回避操作との衝突を回避し、作業効率を向上させることができる。
【００４６】
図３は、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法のフローチャートであり、いくつかのサブ領域の標高を直接にフィッティングする場合である。図３に示すように、本出願により提供される技術案は、以下のようなステップを含む。
Ｓ２１０：航空機の前方領域の点群データを決定する。
【００４７】
Ｓ２２０：前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。
【００４８】
Ｓ２３０：航空機と各サブ領域の水平距離を横座標とし、各サブ領域の標高を縦座標として、直線フィッティングを行う。
【００４９】
このステップでは、航空機と各サブ領域の水平距離は、航空機から各サブ領域中心までの水平距離として理解してもよく、航空機から各サブ領域設定位置までの水平距離として理解してもよい。
【００５０】
このステップでは、最小二乘法を採用して直線フィッティングを行うことができ、もちろん、他の方法を採用して直線フィッティングを行うこともできる。例えば、各サブ領域と航空機の水平距離を横座標とし、サブ領域の標高を縦座標とする。直線方程式を一覧表示することができる。
【００５１】
その中、１番目のサブ領域の座標は（ｘ１、ｙ１）であり、２番目のサブ領域の座標は（ｘ２、ｙ２）であり、このように類推して、ｎ番目の小領域の座標（ｘｎ、ｙｎ）を取得することができる。
【００５２】
【数１】
2021534481.tif 000003
その中、最小二乘法を使用して、
【数２】
2021534481.tif 000004
を取得することができ、その中、平均二乗誤差は、
【数３】
2021534481.tif 000005
である。
【００５３】
上記の方法によってフィッティングされた直線の傾きを計算することができ、フィッティングされた直線の平均二乗誤差を計算することもできる。
【００５４】
Ｓ２４０：フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さいか否か、且つフィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さいか否かを判断する。
【００５５】
そうであれば、Ｓ２５０を実行し、そうでなければ、Ｓ２６０を実行する。
【００５６】
Ｓ２５０：前方領域に地面が存在すると決定する。
【００５７】
Ｓ２６０：前方領域に障害物が存在すると決定する。
【００５８】
本出願では、平均二乗誤差は、サブ領域の標高のフィッティングの度合いを評価するために用いられ、平均二乗誤差が小さいほど、サブ領域の標高フィッティングの度合いが良いことを示す。フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つフィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、航空機の前方領域に地面が存在すると判断され、そうでない場合、航空機の前方領域に障害物が存在すると判断される。その中、地面は、平面、又は勾配が設定値より小さいスロープを含む。
【００５９】
なお、航空機の前方領域のスロープの勾配が設定値より大きい場合、航空機は、当該スロープを障害物として扱うことで、正常な飛行を確保するために障害物回避操作を行うことができる。
【００６０】
これにより、直線の傾きと平均二乗誤差をフィッティングすることによって航空機の前方領域における障害物又は地面を判断し、前方領域に障害物が存在するか、それとも地面が存在するかを正確に認識することができる。
【００６１】
図４は、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法であり、いくつかのサブ領域の標高をセグメントしてフィッティングする場合である。図４に示すように、本出願により提供される技術案は、以下のようなステップを含む。
Ｓ３１０：航空機の前方領域の点群データを決定する。
【００６２】
Ｓ３２０：前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。
【００６３】
Ｓ３３０：航空機と各サブ領域の水平距離を横座標とし、各サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行う。
【００６４】
このステップでは、航空機と各サブ領域の水平距離は、航空機から各サブ領域中心までの水平距離として理解してもよく、航空機から各サブ領域設定位置までの水平距離として理解してもよい。
【００６５】
その中、セグメントで直線フィッティングを行うステップは、すべてのサブ領域をいくつかの部分に分割することができ、各部分について、航空機とサブ領域の水平距離を横座標として採用し、サブ領域の標高を縦座標として採用して直線フィッティングすることによって、いくつかのフィッティングされた直線を取得することができる。その中、各部分について、直線フィッティングの方法は上記の直線フィッティングの方法と同じでもよく、これについては再度説明しない。
【００６６】
Ｓ３４０：セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定する。
【００６７】
このステップでは、セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値は、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きの合計を加算し、セグメントのフィッティングされた直線の数で割ることによって取得される。
【００６８】
Ｓ３５０：各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと平均値の差がいずれも第１の設定値より小さいか否か、且つ平均値が傾きしきい値より小さいか否か、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さいか否かを判断する。
【００６９】
そうであれば、Ｓ３６０を実行し、そうでなければ、Ｓ３７０を実行する。
【００７０】
Ｓ３６０：前方領域に地面が存在すると決定する。
【００７１】
Ｓ３７０：前方領域に障害物が存在すると決定する。
【００７２】
本出願では、セグメントのフィッティングされた直線の傾きと傾きの平均値の差が第１の設定値より小さい場合、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きが大きく変化しないことを示し、航空機の前方領域に目立った突起がないことを示し、傾きの平均値が傾きしきい値より小さい場合、航空機の前方領域に勾配が小さい物体が存在することを示し、各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差が第２の設定値より小さく、各セグメントのフィッティングされた直線のフィッティングの度合いが良いことを示す。
【００７３】
その中、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと傾きの平均値の差均が第１の設定値より小さく、且つ傾きの平均値が傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、航空機の前方領域に地面が存在すると判断され、その中、地面は、平面、又は勾配が設定値より小さいスロープを含む。そうでない場合、上記の三つの条件を同時に満たしていない場合、航空機の前方領域に障害物が存在すると判断される。その中、当該障害物は、勾配が設定値のスロープより大きい他の障害物であってもよい。
【００７４】
これにより、セグメント直線フィッティングを行い、セグメント直線の傾きと平均二乗誤差をフィッティングすることによって航空機の前方領域における障害物又は地面を判断し、前方領域に障害物が存在するか、それとも地面が存在するかを正確に認識することができる。
【００７５】
図５は、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。図５に示すように、本出願により提供される技術案は、以下のようなステップを含む。
Ｓ４１０：航空機の前方領域の点群データを決定する。
【００７６】
Ｓ４２０：前方領域を航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割する。
【００７７】
Ｓ４３０：物体の点群データに対してダウンサンプリング処理を行う。
【００７８】
このステップでは、物体の点群データに対してダウンサンプリング処理を行うステップは、物体の点群データに対して希釈処理を行って、物体の点群データの数を減らすことによって、データの処理量を減らし、効率を向上させることができる。
【００７９】
Ｓ４４０：点群データをサブ領域に対応する配列に保存する。
【００８０】
Ｓ４５０：各サブ領域に対して、サブ領域の配列を標高値の大きい順に設定数の点群データを除去する。
【００８１】
Ｓ４６０：配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定し、標高平均値をサブ領域の標高とする。
【００８２】
Ｓ４７０：いくつかのサブ領域の標高をフィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【００８３】
その中、ステップ４７０の具体的な実施方式は、上記で説明されている方式であってもよい。
【００８４】
図６は、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法のフローチャートである。本出願では、航空機は、好ましくは、植物保護無人航空機であり、本出願の応用により提供される方法は、植物保護無人航空機が作業するシーンに適用される。
【００８５】
図６に示すように、本出願により提供される技術案は、以下のようなステップを含む。
Ｓ５１０：植物保護無人航空機の前方領域の点群データを決定する。
【００８６】
Ｓ５２０：前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定し、
Ｓ５３０：いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【００８７】
その中、当該ステップの具体的な実施方式は、上記の内容に対応されるステップの実施方式と同じであり、これについては再度説明しない。
【００８８】
上記の方法によって、植物保護無人航空機が作業する場合、前方領域における障害物及び／又は地面を正確に認識することによって、模擬飛行と障害物回避操作との衝突を回避し、作業効率を向上させることができる。
【００８９】
図７は、本出願により提供される飛行制御方法のフローチャートである。方法は、飛行制御装置によって実行され、装置は、ソフトウェア及び／又はハードウェアによって実現され、装置は、航空機に構成されてもよいし、航空機と通信可能な機器に構成されてもよく、例えば、端末、サーバなどであってもよい。端末は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、スマートリモコンなどであってもよい。サーバは、クラウドサーバであってもよいし、他のタイプのサーバであってもよい。その中、航空機は、無人航空機であってもよい。
【００９０】
本出願により提供される方法は、航空機の前方領域に疑似障害物が存在することが検出されたシーンに適用されることができ、特に、航空機が植物に対する散布、航空写真、巡航などの作業を行う場合、航空機の前方領域に疑似障害物が存在することが検出されたシーンに適用されることができる。その中、疑似障害物は、真の障害物である可能性もあり、真の障害物ではない可能性もあることを理解されたい。例えば、航空機の前方領域にスロープが存在し、且つスロープの勾配が一定の範囲内にある場合、航空機は、検知装置によってスロープが疑似障害物であることを検出することができる。
【００９１】
従来技術では、航空機は、当該スロープを真の障害物として扱い、障害物回避操作を行うが、当該スロープの勾配はあまり大きくなく、航空機は、模擬飛行することができるが、航空機は当該スロープを真の障害物として扱うため、障害物回避操作を実行する。したがって、従来技術では、航空機の前方領域における障害物又は地面を認識する方法が適切ではなく、模擬飛行と障害物回避操作とが衝突することになりやすい。本出願により提供される方法は、航空機の前方領域の障害物又は地面をさらに認識することによって、模擬飛行と障害物回避操作との衝突を回避することができる。
【００９２】
図７に示すように、本出願により提供される技術案は、以下のようなステップを含む。
Ｓ６１０：航空機の前方領域の点群データを決定する。
【００９３】
Ｓ６２０：前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。
Ｓ６３０：いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【００９４】
Ｓ６４０：前方領域に障害物が存在する場合、航空機を制御して障害物回避操作を行い、前方領域に地面が存在する場合、航空機を制御して模擬飛行する。
【００９５】
その中、模擬飛行は、航空機を制御して地面と設定垂直距離を保持するように飛行することであってもよく、航空機と地面の角度などのような他のパラメータも必要に応じて制御することができる。その中、障害物回避操作のプロセスは、障害物のパラメータ情報を判断し、障害物のパラメータ情報と、障害物と航空機との間の距離などに基づいて、飛行路径、航空機の速度、及び航空機の姿勢などを計画することができる。障害物回避操作のプロセスは、上記のプロセスに限定されず、他の方式であってもよい。
【００９６】
いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングするステップは、航空機と各サブ領域の水平距離を横座標とし、各サブ領域の標高を縦座標として、直線フィッティングを行うステップを含む。
【００９７】
フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つフィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む。
【００９８】
いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングするステップは、航空機と各サブ領域の水平距離を横座標とし、各サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うステップを含む。
【００９９】
フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定するステップと、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと平均値の差均が第１の設定値より小さく、且つ平均値が傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前方領域に障害物が存在すると決定するステップと、を含む。
【０１００】
前方領域をいくつかのサブ領域に分割するステップは、前方領域を航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割するステップを含む。
【０１０１】
各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定するステップは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、各サブ領域に対して、サブ領域の配列を標高の大きい順に設定数の点群データを除去するステップと、配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、標高平均値をサブ領域の標高とするステップと、を含む。
【０１０２】
各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定するステップは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、各サブ領域に対して、配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、標高平均値をサブ領域の標高とするステップと、を含む。選択可能には、点群データをサブ領域に対応する配列に保存する前に、点群データをダウンサンプリング処理するステップをさらに含む。
【０１０３】
当該方法は、航空機の予め設定された航路と、航空機の位置と、航空機の幅とに基づいて、航空機の前方領域を決定するステップをさらに含み、その中、前方領域における各点から航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前方領域における各点から航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある。
【０１０４】
航空機の前方領域の点群データを決定するステップは、航空機検知領域の点群データを決定し、前方領域以外の点群データをフィルタリングして、航空機の前方領域の点群データを取得するステップを含み、検知領域は、航空機の有効検知範囲である。選択可能には、航空機は無人航空機である。
【０１０５】
本出願は、航空機の前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、航空機の前方領域の点群データを対応するサブ領域にマッチングし、サブ領域内の点群データに基づいてサブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高によって直線フィッティングを行うことによって、フィッティング結果に基づいて航空機の前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判別し、航空機の前方の障害物又は地面を正確に認識することによって、模擬飛行と障害物回避操作との衝突を回避し、作業効率を向上させることができる。
【０１０６】
図８は、本出願により提供される障害物又は地面装置である。図８に示すように、本出願により提供される装置は、点群データ決定モジュール７１０と、標高決定モジュール７２０と、障害物決定モジュール７３０とを含む。
【０１０７】
その中、点群データ決定モジュール７１０は、航空機の前方領域の点群データを決定する。
標高決定モジュール７２０は、前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。
障害物決定モジュール７３０は、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【０１０８】
いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングすることは、航空機と各サブ領域の水平距離を横座標とし、各サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うことを含む。
【０１０９】
フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断することは、セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定することと、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと平均値の差均が第１の設定値より小さく、且つ平均値が傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前方領域に障害物が存在すると決定することと、を含む。
【０１１０】
前方領域をいくつかのサブ領域に分割することは、前方領域を航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割することを含む。
【０１１１】
各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定することは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存することと、各サブ領域に対して、サブ領域の配列を標高の大きい順に設定数の点群データを除去することと、配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定することと、標高平均値をサブ領域の標高とすることと、を含む。
【０１１２】
各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定することは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存することと、各サブ領域に対して、配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定することと、標高平均値をサブ領域の標高とすることと、を含む。
【０１１３】
当該装置は、点群データをサブ領域に対応する配列に保存する前に、物体の点群データに対してダウンサンプリング処理するダウンサンプリング処理モジュール７４０をさらに含む。
【０１１４】
当該装置は、航空機の予め設定された航路と、航空機の位置と、航空機の幅とに基づいて航空機の前方領域を決定する前方領域決定モジュール７５０をさらに含み、前方領域における各点から航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前方領域における各点から航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある。
【０１１５】
点群データ決定モジュール７１０は、航空機検知領域の点群データを決定し、前方領域以外の点群データをフィルタリングして、航空機の前方領域の点群データを取得し、検知領域は、航空機の有効検知範囲である。選択可能には、航空機は無人航空機である。
【０１１６】
上記の装置は、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法を実行することができ、障害物又は地面の認識方法を実行することに対応する機能モジュール及び有益な効果を備える。
【０１１７】
図９は、本出願により提供される飛行制御装置である。図９に示すように、本出願により提供される装置は、点群データ決定モジュール８１０と、標高決定モジュール８２０と、障害物決定モジュール８３０と、飛行制御モジュール８４０と、を含む。
【０１１８】
点群データ決定モジュール８１０は、航空機の前方領域の点群データを決定する。標高決定モジュール８２０は、前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定する。障害物決定モジュール８３０は、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。飛行制御モジュール８４０は、前方領域に障害物が存在する場合、航空機を制御して障害物回避操作を行い、前方領域に地面が存在する場合、航空機を制御して模擬飛行する。
【０１１９】
いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングすることは、航空機と各サブ領域の水平距離を横座標とし、各サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うことを含む。
【０１２０】
フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断することは、セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定することと、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと平均値の差均が第１の設定値より小さく、且つ平均値が傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前方領域に障害物が存在すると決定することと、を含む。
【０１２１】
前方領域をいくつかのサブ領域に分割することは、前方領域をいくつかの等距離のサブ領域に分割することを含む。
【０１２２】
各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定することは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存することと、各サブ領域に対して、サブ領域の配列を標高の大きい順に設定数の点群データを除去することと、配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定することと、標高平均値をサブ領域の標高とすることと、を含む。
【０１２３】
各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定することは、点群データをサブ領域に対応する配列に保存することと、各サブ領域に対して、配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定することと、標高平均値をサブ領域の標高とすることと、を含む。選択可能には、当該装置は、点群データをサブ領域に対応する配列に保存する前に、点群データをダウンサンプリング処理するダウンサンプリング処理モジュール８５０をさらに含む。
【０１２４】
当該装置は、航空機の予め設定された航路と、航空機の位置と、航空機の幅とに基づいて航空機の前方領域を決定する前方領域決定モジュール８６０をさらに含み、前方領域における各点から航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前方領域における各点から航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある。
【０１２５】
点群データ決定モジュール８１０は、航空機検知領域の点群データを決定し、前方領域以外の点群データをフィルタリングして、航空機の前方領域の点群データを取得し、検知領域は、航空機の有効検知範囲である。選択可能には、航空機は無人航空機である。
【０１２６】
上記の装置は、本出願により提供される飛行制御方法を実行することができ、飛行制御方法を実行することに対応する機能モジュール及び有益な効果を備える。
【０１２７】
図１０は、本出願により提供される機器の概略構成図である。図１０に示すように、当該機器は、一つ又は複数のプロセッサ９１０と、メモリ９２０と、を含み、図１１では一つのプロセッサ９１０を例とし、機器は、入力装置９３０と、出力装置９４０と、をさらに含むことができる。
【０１２８】
機器内のプロセッサ９１０、メモリ９２０、入力装置９３０、及び出力装置９４０は、バス又は他の方式によって接続することができ、図１０では、バスによって接続されることを例とする。
【０１２９】
メモリ９２０は、本出願における障害物又は地面の認識方法に対応するプログラム命令／モジュール（例えば、図８に示される点群データ決定モジュール７１０、標高決定モジュール７２０、及び障害物決定モジュール７３０、又は図９に示される点群データ決定モジュール８１０、標高決定モジュール８２０、障害物決定モジュール８３０、及び飛行制御モジュール８４０）のような、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として、ソフトウェアプログラム、コンピュータ実行可能なプログラム、及びモジュールを記憶する。プロセッサ９１０は、メモリ９２０に記憶されているソフトウェアプログラム、命令及びモジュールを実行することによって、コンピュータ機器の様々な機能アプリケーション及びデータ処理を実行し、上記の障害物又は地面の認識方法を実現し、すなわち、航空機の前方領域の点群データを決定し、前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【０１３０】
又は、上記の飛行制御方法を実現することができ、すなわち、航空機の前方領域における点群データを決定し、前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断し、前方領域に障害物が存在する場合、航空機を制御して障害物回避操作を行い、前方領域に地面が存在する場合、航空機を制御して模擬飛行する。
【０１３１】
メモリ９２０は、ストレージプログラム領域とストレージデータ領域とを含むことができ、ストレージプログラム領域は、オペレーティングシステム、少なくとも一つの機能に必要なアプリケーションプログラムを記憶することができ、ストレージデータ領域は、コンピュータ機器の使用に応じて作成されたデータなどを記憶することができる。また、メモリ９２０は、高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、少なくとも一つの磁気ディスク記憶装置、フラッシュメモリデバイス、又は他の非一時的な固体記憶デバイスなどの非一時的な性メモリをさらに含むことができる。メモリ９２０は、オプションとして、プロセッサ９１０に対して遠隔的に設けられるメモリを含み、これらの遠隔メモリは、ネットワークを介して端末機器に接続されることができる。上記のネットワークの例は、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク、モバイル通信ネットワーク、及びその組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【０１３２】
入力装置９３０は、入力されたデジタル又は文字情報を受信し、及びコンピュータ機器のユーザ設定及び機能制御に関するキー信号入力を生成することができる。出力装置９４０は、ディスプレイなどのディスプレイ装置を含むことができる。
【０１３３】
本出願は、コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供し、当該プログラムがプロセッサによって実行される場合に、本出願により提供される障害物又は地面の認識方法が実現され、すなわち、航空機の前方領域の点群データを決定し、前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断する。
【０１３４】
又は、当該プログラムがプロセッサによって実行される場合に、本出願により提供される飛行制御方法が実現され、すなわち、航空機の前方領域の点群データを決定し、前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各サブ領域内の点群データに基づいて、各サブ領域の標高を決定し、いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断し、前方領域に障害物が存在する場合、航空機を制御して障害物回避操作を行い、前方領域に地面が存在する場合、航空機を制御して模擬飛行する。
【０１３５】
一つ又は複数のコンピュータ読み取り可能な媒体の任意の組み合わせを採用することができる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能な信号媒体、或いはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、例えば、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、又は半導体のシステム、装置又はデバイス、或いは上記の任意の組み合わせであってもよいがこれらに限定されない。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）は、一つ又は複数の配線を備える電気接続部、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置、又は上記の任意の適切な組み合わせを含む。この文書において、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスにより使用され、或いはそれらと組み合わせて使用されることが可能であるプログラムを含む又は記憶する任意の有形の媒体であってもよい。
【０１３６】
コンピュータ読み取り可能なの信号媒体は、ベースバンドにおける、又は搬送波の一部として伝播するデータ信号を含むことができ、その中のにはコンピュータ読み取り可能なのプログラムコードが搭載される。この伝播するデータ信号は様々な形式を採用することができ、電磁信号、光信号又は上記の任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない。コンピュータ読み取り可能なの信号媒体は、さらに、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体以外の任意のコンピュータ読み取り可能な媒体であってもよく、当該コンピュータ読み取り可能な媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスにより使用され、或いはそれらと組み合わせて使用されるプログラムを送信、伝播又は伝送することができる。
【０１３７】
コンピュータ読み取り可能な媒体に含まれるプログラムコードは、無線、有線、光ケーブル、ＲＦなど、又は上記の任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の適切な媒体によって伝送することができる。
【０１３８】
一つ又は複数のプログラミング言語又はそれらの組み合わせで本出願の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードを作成することができ、前記プログラミング言語は、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのプロジェクト指向のプログラミング言語を含み、さらに、「Ｃ」言語又は同様のプログラミング言語といった従来の手続き型プログラミング言語をも含む。プログラムコードは、完全にユーザーコンピュータで実行されてもよいし、部分的にユーザーコンピュータに実行されてもよいし、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして実行されてもよいし、部分的にユーザーコンピュータで、部分的にリモートコンピュータで実行されてもよい、又は完全にリモートコンピュータ又はサーバーで実行してもよい。リモートコンピュータに係る場合、リモートコンピュータは、ローカルネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意種類のインターネットを介して、ユーザーコンピュータに接続することができ、或いは、外部コンピュータ（例えば、インターネットサービスプロバイダを利用してインターネットを介して接続する）に接続することもできる。
【０１３９】
なお、以上は、本出願の好ましい実施例及び運用される技術的原理に過ぎない。当業者は、本出願がここで記載される特定の実施例に限定されないことを理解することができる。当業者であれば、本出願の保護範囲を逸脱することはなく、種々の明らかな変化、新たな調整及び取り換えることができる。したがって、上記実施例により本出願について比較的詳細に説明したが、本出願は、上記実施例のみに限定されず、本出願の構想を逸脱しない場合、より多くの他の効果同等な実施例をさらに含むことができ、本出願の範囲は、特許請求の範囲によって决定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月19日(2021.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物又は地面の認識方法であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、を含む、
ことを特徴とする障害物又は地面の認識方法。
【請求項２】
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングして、対応するフィッティングされた直線を取得するステップと、
前記フィッティングされた直線の特徴に基づいて、前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項３】
前記フィッティングされた直線の特徴に基づいて、前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
前記フィッティングされた直線の特徴が予め設定された条件を満たす場合、前記前方領域に地面が存在すると判断し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると判断するステップと、を含み、
前記フィッティングされた直線の特徴は、傾き及び平均二乗誤差を含み、前記予め設定された条件は、前記フィッティングされた直線の傾きと平均二乗誤差がそれぞれ対応する設定値を満たすことを少なくとも含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項４】
前記フィッティングされた直線の特徴が予め設定された条件を満たす場合、前記前方領域に地面が存在すると判断し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると判断するステップは、
フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つ前記フィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項５】
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングして、対応するフィッティングされた直線を取得するステップは、
前記いくつかのサブ領域の標高をセグメントで直線フィッティングを行うステップを含み、
前記フィッティングされた直線の特徴が予め設定された条件を満たす場合、前記前方領域に地面が存在すると判断し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると判断するステップは、
各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと前記平均値の差がいずれも第１の設定値より小さく、且つ前記平均値が前記傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定するステップと、
そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項６】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つ前記フィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項７】
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングするステップは、
前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、直線フィッティングを行うステップを含む、
ことを特徴とする請求項１〜４、６に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項８】
前記いくつかのサブ領域の標高をフィッティングするステップは、
前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項９】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
セグメントのフィッティングされた直線の傾きの平均値を決定するステップと、
各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと前記平均値の差がいずれも第１の設定値より小さく、且つ前記平均値が前記傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定するステップと、
そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１０】
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割するステップは、
前記前方領域を前記航空機航路方向に沿って順次に並べられた等距離のサブ領域に分割するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１１】
各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップは、
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、
各前記サブ領域に対して、前記サブ領域の配列を標高の大きい順に設定数の点群データを除去するステップと、
前記配列内の残りの点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、
前記標高平均値を前記サブ領域の標高とするステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１２】
各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップは、
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存するステップと、
各前記サブ領域に対して、前記配列内のすべての点群データに基づいて、標高平均値を決定するステップと、
前記標高平均値を前記サブ領域の標高とするステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１３】
前記点群データをサブ領域に対応する配列に保存する前に、
前記点群データをダウンサンプリング処理するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１４】
前記航空機の予め設定された航路と、前記航空機の位置と、前記航空機の幅とに基づいて、前記航空機の前方領域を決定するステップをさらに含み、
前記前方領域における各点から前記航空機までの水平距離は、第１の設定距離範囲内にあり、前記前方領域における各点から前記航空機までの垂直距離は、第２の設定距離範囲内にある、
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の障害物又は地面認識方法。
【請求項１５】
前記航空機の前方領域の点群データを決定するステップは、
航空機検知領域の点群データを決定し、前記前方領域以外の点群データをフィルタリングして、前記航空機の前方領域の点群データを取得するステップを含み、
前記検知領域は、前記航空機の有効検知範囲である、
ことを特徴とする請求項１４に記載の障害物又は地面の認識方法。
【請求項１６】
飛行制御方法であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するステップと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するステップと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、
前記前方領域に障害物が存在する場合、前記航空機を制御して障害物回避操作を行い、前記前方領域に地面が存在する場合、前記航空機を制御して模擬飛行するステップと、を含む、
ことを特徴とする飛行制御方法。
【請求項１７】
障害物又は地面の認識装置であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するための点群データ決定モジュールと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するための標高決定モジュールと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するための障害物決定モジュールと、を含む、
ことを特徴とする障害物又は地面の認識装置。
【請求項１８】
飛行制御装置であって、
航空機の前方領域の点群データを決定するための点群データ決定モジュールと、
前記前方領域をいくつかのサブ領域に分割し、各前記サブ領域内の点群データに基づいて、各前記サブ領域の標高を決定するための標高決定モジュールと、
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するための障害物決定モジュールと、
前記前方領域に障害物が存在する場合、前記航空機を制御して障害物回避操作を行い、前記前方領域に地面が存在する場合、前記航空機を制御して模擬飛行するための飛行制御モジュールと、を含む、
ことを特徴とする飛行制御装置。
【請求項１９】
機器であって、
メモリと、プロセッサと、メモリに記憶され、プロセッサで実行可能なコンピュータプログラムとを含み、前記プロセッサが前記プログラムを実行する場合に、請求項１〜１５のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法、又は請求項１６に記載の飛行制御方法が実現される、
ことを特徴とする機器。
【請求項２０】
コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
当該プログラムがプロセッサによって実行される場合に、請求項１〜１５のいずれかに記載の障害物又は地面の認識方法、又は請求項１６に記載の飛行制御方法が実現される、
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングし、フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングして、対応するフィッティングされた直線を取得するステップと、前記フィッティングされた直線の特徴に基づいて、前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップと、を含む。
前記フィッティングされた直線の特徴に基づいて、前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、前記フィッティングされた直線の特徴が予め設定された条件を満たす場合、前記前方領域に地面が存在すると判断し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると判断するステップと、を含み、前記フィッティングされた直線の特徴は、傾き及び平均二乗誤差を含み、前記予め設定された条件は、前記フィッティングされた直線の傾きと平均二乗誤差がそれぞれ対応する設定値を満たすことを少なくとも含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記フィッティングされた直線の特徴が予め設定された条件を満たす場合、前記前方領域に地面が存在すると判断し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると判断するステップは、フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つ前記フィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む。
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングして、対応するフィッティングされた直線を取得するステップは、前記いくつかのサブ領域の標高をセグメントで直線フィッティングを行うステップを含む。
前記フィッティングされた直線の特徴が予め設定された条件を満たす場合、前記前方領域に地面が存在すると判断し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると判断するステップは、各セグメントのフィッティングされた直線の傾きと前記平均値の差がいずれも第１の設定値より小さく、且つ前記平均値が前記傾きしきい値より小さく、及び各セグメントのフィッティングされた直線の平均二乗誤差がいずれも第２の設定値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定するステップと、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップと、を含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記フィッティング結果に基づいて前記前方領域に障害物及び／又は地面が存在するか否かを判断するステップは、
フィッティングされた直線の傾きが傾きしきい値より小さく、且つ前記フィッティングされた直線の平均二乗誤差が誤差しきい値より小さい場合、前記前方領域に地面が存在すると決定し、そうでない場合、前記前方領域に障害物が存在すると決定するステップを含む。
前記いくつかのサブ領域の標高を直線フィッティングするステップは、前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、直線フィッティングを行うステップを含む。
前記いくつかのサブ領域の標高をフィッティングするステップは、前記航空機と各前記サブ領域の水平距離を横座標とし、各前記サブ領域の標高を縦座標として、セグメントで直線フィッティングを行うステップを含む。
【国際調査報告】
2021534481.tif 000016
2021534481.tif 000017
2021534481.tif 000018
2021534481.tif 000019