CN104503463A - 一种无人直升机主动避障飞行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人直升机主动避障飞行控制方法，该方法通过采用超宽带、窄波束的毫米波探测设备，毫米波探测设备周期性的扫描避障系统状态数据，对避障状态信息进行探测处理，判定障碍物是否真实存在，并采取相应的避障控制策略，从而实现无人直升机在巡线过程中的主动避障控制；本发明所设计的无人直升机主动避障飞行控制方法能够确保无人直升机在低空飞行姿态下，巡航高压线路的输电线、铁塔、废弃电线杆、高架天线、树林、山脉和丘陵时，避免发生撞击和坠毁事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人直升机主动避障飞行控制方法，主要应用于无人直升机探测所巡高压线路的输电线、铁塔、废弃电线杆、高架天线、树林、山脉和丘陵等领域，实现无人直升机在巡线过程中的主动避障控制。
背景技术
现有技术中，无人直升机的巡线控制采用如图1所示的典型控制策略：
（1）手动/自主起飞至设定高度，加速爬升到巡航高度；（2）避障巡检，遇到故障，根据巡线实际情况进行定点悬停、前、后、左、右小位移移动；（3）小速度飞行等；（4）对目标物进行全方位摄录，摄录完成后继续巡线；（5）完成后加速到爬升速度；（6）爬升到预定高度；（7）加速到巡航速度后返航；（8）沿预定航线返航；（9）减速到下滑速度；（10、11）下滑到预定高度自主降落/手动降落；
这种典型的控制策略，其特点为根据预先设定的航线进行巡线作业，可以满足普通条件下的巡线任务；但是，对于复杂地形或未能提前预知的障碍，在实际的操作过程中，难以及时对于障碍进行预知和规避，很可能导致无人直升机撞击障碍物而坠毁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种无人直升机主动避障飞行控制方法，该方法能够判定障碍物是否真实存在，并采取相应的避障控制策略，从而实现无人直升机在巡线过程中的主动避障控制。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种无人直升机主动避障飞行控制方法，该方法通过采用超宽带、窄波束的毫米波探测设备，对避障状态信息进行探测处理，判定障碍物是否真实存在，并采取相应的避障控制策略，具体包括如下步骤：
（1）在巡线过程中，毫米波探测设备周期性的扫描避障系统状态数据，多个扫描周期内若探测到障碍物的次数超过扫描总次数的一半，则判定障碍物真实存在，并执行步骤（2）；若不超过扫描总次数的一半，则继续巡线；
（2）判断障碍物的距离,当障碍物在设定避障范围内则执行步骤（3）；否则继续巡线；
（3）飞控系统发送执行避障指令，此时无人直升机减速，并向上爬升；
（4）当无人直升机高度调节到位，再次进行避障检测，若障碍物仍在设定避障范围内，飞控系统发送执行避障指令，并执行步骤（5）；否则继续巡线；
（5）当无人直升机高度调节到位，再次进行避障检测，当第三次检测到障碍物且障碍物仍在设定避障范围内，则判断该航线设置存在问题，此时无人直升机刹车，待速度降为零后，原地拔高到安全高度，返回至起飞点，重新进入下一航段的飞行；若不再检测到障碍物或障碍物不在设定避障范围内，则继续巡线。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的无人直升机主动避障飞行控制方法，步骤（5）中无人直升机返回至起飞点后，其在该航段中的避障次数不影响下一航段的避障计数,即进入下一航段飞行时,避障次数清零。
前述的无人直升机主动避障飞行控制方法，步骤（5）中无人直升机在本航段避障后，拔高到的安全高度，不影响下一航段的巡线目标点高度，也就是,在下一航段中如果没有障碍物，目标点与本航段中无人直升机避障前的目标点高度一致。
前述的无人直升机主动避障飞行控制方法，步骤（1）中扫描周期为20ms，5个扫描周期内若探测到障碍物的次数达到3次，则判定障碍物真实存在，并执行步骤（2）；若不达到3次，则继续巡线。
前述的无人直升机主动避障飞行控制方法，步骤（5）中返回至起飞点的飞行速度为15m/s。
附图说明
图1为现有技术中的典型巡线类任务控制流程剖面图；
图2为本发明所设计的无人直升机主动避障飞行控制方法的流程图；
图3为本发明中同一航段内避障次数不大于2次时的控制示意图；
图4为本发明中同一航段内避障次数大于2次时的控制示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，本实施例提供的一种无人直升机主动避障飞行控制方法，该方法通过采用超宽带、窄波束的毫米波探测设备，对避障状态信息进行探测处理，判定障碍物是否真实存在，并采取相应的避障控制策略，具体包括如下步骤：
（1）在巡线过程中，毫米波探测设备周期性的扫描避障系统状态数据，扫描周期为20ms，5个扫描周期内若探测到障碍物的次数达到3次，则判定障碍物真实存在，并执行步骤（2）；若不超过扫描总次数的一半，则继续巡线；
（2）判断障碍物的距离,当障碍物在设定避障范围内则执行步骤（3）；否则继续巡线；
（3）飞控系统发送执行避障指令，此时无人直升机减速，如图2所示，并向上爬升；
（4）当无人直升机高度调节到位，再次进行避障检测，若障碍物仍在设定避障范围内，飞控系统发送执行避障指令，并执行步骤（5）；否则继续巡线；
（5）当无人直升机高度调节到位，再次进行避障检测，如图3所示，当第三次检测到障碍物且障碍物仍在设定避障范围内，则判断该航线设置存在问题，此时无人直升机刹车，待速度降为零后，原地拔高到安全高度，以15m/s的飞行速度返回至起飞点，重新进入下一航段的飞行；
若无人直升机返回至起飞点后，其在该航段中的避障次数不影响下一航段的避障计数,即进入下一航段飞行时,避障次数清零；
无人直升机在本航段避障后，拔高到的安全高度，不影响下一航段的巡线目标点高度，也就是,在下一航段中如果没有障碍物，目标点与本航段中无人直升机避障前的目标点高度一致；
若不再检测到障碍物或障碍物不在设定避障范围内，则继续巡线。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无人直升机主动避障飞行控制方法，其特征在于，该方法通过采用超宽带、窄波束的毫米波探测设备，对避障状态信息进行探测处理，判定障碍物是否真实存在，并采取相应的避障控制策略，具体包括如下步骤：
（1）在巡线过程中，毫米波探测设备周期性的扫描避障系统状态数据，多个扫描周期内若探测到障碍物的次数超过扫描总次数的一半，则判定障碍物真实存在，并执行步骤（2）；若不超过扫描总次数的一半，则继续巡线；
（2）判断障碍物的距离,当障碍物在设定避障范围内则执行步骤（3）；否则继续巡线；
（3）飞控系统发送执行避障指令，此时无人直升机减速，并向上爬升；
（4）当无人直升机高度调节到位，再次进行避障检测，若障碍物仍在设定避障范围内，飞控系统发送执行避障指令，并执行步骤（5）；否则继续巡线；
（5）当无人直升机高度调节到位，再次进行避障检测，当第三次检测到障碍物且障碍物仍在设定避障范围内，则判断该航线设置存在问题，此时无人直升机刹车，待速度降为零后，原地拔高到安全高度，返回至起飞点，重新进入下一航段的飞行；若不再检测到障碍物或障碍物不在设定避障范围内，则继续巡线。
2.根据权利要求1所述的无人直升机主动避障飞行控制方法，其特征在于，步骤（5）中无人直升机返回至起飞点后，其在该航段中的避障次数不影响下一航段的避障计数,即进入下一航段飞行时,避障次数清零。
3.根据权利要去1或2所述的无人直升机主动避障飞行控制方法，其特征在于，步骤（5）中无人直升机在本航段避障后，拔高到安全高度，不影响下一航段的巡线目标点高度，也就是,在下一航段中如果没有障碍物，目标点与本航段中无人直升机避障前的目标点高度一致。
4.根据权利要求1所述的无人直升机主动避障飞行控制方法，其特征在于，步骤（1）中扫描周期为20ms，5个扫描周期内若探测到障碍物的次数达到3次，则判定障碍物真实存在，并执行步骤（2）；若不超过扫描总次数的一半，则继续巡线。
5.根据权利要求1所述的无人直升机主动避障飞行控制方法，其特征在于，步骤（5）中返回至起飞点的飞行速度为15m/s。
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