CN108334103B - 无人机多距离避障方法及避障系统 - Google Patents
无人机多距离避障方法及避障系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108334103B CN108334103B CN201711415257.3A CN201711415257A CN108334103B CN 108334103 B CN108334103 B CN 108334103B CN 201711415257 A CN201711415257 A CN 201711415257A CN 108334103 B CN108334103 B CN 108334103B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aerial vehicle
- unmanned aerial
- flight
- obstacle
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 42
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
本发明涉及飞行器技术领域,具体提供了无人机多距离障碍躲避方法及避障系统,首先设定无人机飞行路径,然后获取无人机飞行空域中的多个距离等级上的障碍物信息,并实时获取无人机的当前飞行状态信息,再根据障碍物信息和当前飞行状态信息制定飞行避障计划,最后无人机根据飞行避障计划执行避障飞行。本发明并行运用多种避障的机制,特别是对于飞行路径上存在的建筑物等大型障碍物,以及中等距离范围内的移动性障碍物,均可以实现预测性的规避,充分弥补了单纯依靠近距离避障机制带来的不足。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域,特别涉及无人机多距离避障方法及避障系统。
背景技术
无人机在空中飞行,需要躲避飞行路径上的障碍物,避免撞机带来的人身和财产损失,特别是如跟随式自拍无人机等的低高度飞行无人机,其在飞行路径上面临的障碍物更多,情况更复杂,对避障的要求更高。
在现有技术中,无人机的避障问题考虑的主要是近距离避障。对于近距离避障,无人机机身上会安装红外、超声反射等各种类型的距离检测仪,检测无人机一定距离范围内是否存在其他物体;如果一定距离(如1米)范围内出现了障碍物,则无人机自动停止前进,转为悬停飞行,或者是改变无人机的飞行方向。例如,中国专利文献CN106940565A用红外线检测障碍物,根据检测结果,由控制器输出障碍物信息至无人机的飞行控制中心,飞行控制中心对无人机的飞行方向进行调整。
但是,近距离避障的反应时间有限;而且如果障碍物本身也是移动的,即便无人机停下或者临时调整方向,由于距离障碍物已经比较近,也仍然存在碰撞的可能性,可见只采用近距离避障效果不理想,特别是对于移动性障碍物不是很有效。
发明内容
为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷,本发明提供了无人机多距离避障方法以及避障系统。本发明针对可能影响无人机飞行的近距离障碍物、中距离障碍物、远距离障碍物,并行运用多种避障的机制,均可以有效应对。特别是对于飞行路径上存在的建筑物等大型障碍物,以及中等距离范围内的移动性障碍物,均可以实现预测性的规避,充分弥补了单纯依靠近距离避障机制带来的不足。
首先,本发明提供了一种无人机多距离避障方法,其特征在于,包括以下步骤:
设定无人机飞行路径;
实时获取无人机的当前飞行状态信息;
获取无人机飞行空域中的多个距离等级上的障碍物信息;
根据所述多个距离等级上的障碍物信息和所述当前飞行状态信息制定飞行避障计划;
控制所述无人机根据所述飞行避障计划执行避障飞行。
上述技术方案中优选的是,所述当前飞行状态信息至少包括无人机实时位置信息、飞行方向、飞行高度和飞行速度。
上述技术方案中优选的是,设定无人机飞行路径包括:
操控者在无人机起飞前预先设定规划飞行路径,使无人机自动沿所述规划飞行路径飞行;或
操控者控制无人机的飞行路径,无人机实时获取操控者未改变飞行方向的连续时长,若时长超过预定时间长度则无人机根据当前飞行方向制定预判飞行路径,使无人机自动沿所述预判飞行路径飞行。
上述技术方案中优选的是,获取无人机飞行空域中远距离等级的障碍物信息包括:
所述无人机从存储于其内部的离线地图数据和/或从实时连接的网络地图数据中获取以无人机为圆心一定距离范围内存在的目标,确定目标占据的空间范围;判断所述目标的空间范围与无人机飞行的规划飞行路径或者预判飞行路径,是否存在重合;如果存在重合,则判断该目标属于远距离障碍物;获取远距离障碍物的位置、高度,以及远距离障碍物和无人机当前位置之间的距离,作为所述障碍物信息。
上述技术方案中优选的是,获取无人机飞行空域中的中距离等级的障碍物信息还包括:
获取无人机相关方向的第一图像,识别并提取所述第一图像中的目标信息;
经过设定时间后获取无人机的所述相关方向的第二图像,识别并提取所述第二图像中的目标信息;
比较所述第一图像中的目标信息和所述第二图像中的目标信息,判断障碍物为移动目标或静止目标;
对于静止目标,根据该目标信息以及无人机当前的飞行方向,判断是否存在位置重合,如果存在则将该静止目标判定为中距离障碍物;
对于移动目标,根据第一图像中的目标信息和第二图像中的目标信息确定该移动目标的移动方向与移动速度,从而推算该移动目标的移动轨迹;根据无人机当前的飞行方向和飞行速度,推算无人机的飞行轨迹;判断移动目标的移动轨迹以及无人机的飞行轨迹是否存在位置重合,如果存在则将该移动目标判定为中距离障碍物;
获取中距离障碍物的障碍物信息。
进一步优选的是,所述相关方向至少包括无人机当前飞行方向的前方,所述移动障碍物的障碍物信息至少包括所述移动障碍物的移动方向和移动速度。
进一步优选的是,所述相关方向还包括无人机当前飞行方向的后方、左方、右方、上方、下方中的至少一种。
上述技术方案中优选的是,根据所述多个距离等级上的障碍物信息和所述当前飞行状态信息,制定飞行避障计划包括:
判定在规划飞行路径或预判飞行路径上具有远距离障碍物,则调整飞行路径或飞行高度,并在避开障碍物后回归原飞行路径或飞行高度;和/或,减慢飞行速度并向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权;
判定在中距离范围内存在障碍物,则调整无人机当前的飞行高度或飞行方向,躲避障碍物;和/或,减慢飞行速度并向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权;
判定在近距离范围内存在障碍物,则立即使无人机转入悬停状态,并且向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。
本发明还提供了一种无人机多距离避障系统,包括:
飞行路径设定模块,用于设定无人机飞行路径;
障碍物信息采集模块,用于获取无人机飞行空域中的多个距离等级上的障碍物信息;
无人机信息采集模块,用于实时获取无人机的当前飞行状态信息;
避障计划制定模块,用于根据所述多个距离等级上的障碍物信息和所述当前飞行状态信息制定飞行避障计划;
避障飞行模块,用于使无人机根据所述飞行避障计划执行避障飞行。
上述技术方案中优选的是,所述无人机信息采集模块包括:
飞行方向采集单元,用于采集无人机飞行方向;
飞行高度采集单元,用于采集无人机飞行高度;
飞行速度采集单元,用于采集无人机飞行速度。
上述技术方案中优选的是,所述飞行路径设定模块包括:
规划路径单元,用于使操控者在无人机起飞前预先设定规划飞行路径,使无人机自动沿所述规划飞行路径飞行;
预判路径单元,用于在操控者控制无人机的飞行路径时,无人机实时获取操控者未改变飞行方向的连续时长,若时长超过预定时间长度则无人机根据当前飞行方向制定预判飞行路径,使无人机自动沿所述预判飞行路径飞行。
上述技术方案中优选的是,所述障碍物信息采集模块包括:
离线地图存储单元,用于存储内部的离线地图数据;
联网地图采集单元,用于采集实时连接的网络地图数据;
目标获取单元,从离线地图数据和/或网络地图数据中提取以无人机当前位置为中心一定距离范围内存在的目标,确定上述目标占据的空间范围;
远距离障碍物判断和信息获取单元,判断目标的空间范围与无人机飞行的规划飞行路径或者预判飞行路径,是否存在重合;如果存在重合,则判断该目标属于远距离障碍物,将远距离障碍物的位置、高度以及远距离障碍物和无人机当前位置之间的距离作为所述障碍物信息。
上述技术方案中优选的是,所述障碍物信息采集模块还包括:
图像获取单元,用于获取无人机相关方向的图像;
图像获取控制单元,用于控制图像获取单元每间隔一段设定时间获取一次无人机相关方向的图像;
图像比较单元,用于比较图像获取单元相邻两次获取的图像,识别其中的目标信息,判断目标的类型是静止目标还是移动目标,并获取目标信息;
中距离障碍物判断和信息获取单元,根据目标信息以及无人机的当前飞行方向和飞行速度,推算目标与无人机的移动轨迹是否存在位置重合,如果存在则判定为中距离障碍物,获取中距离障碍物的障碍物信息;其中,
所述相关方向至少包括无人机当前飞行方向的前方,所述移动障碍物的障碍物信息至少包括所述移动障碍物的移动方向和移动速度。
上述技术方案中优选的是,所述图像获取单元还用于获取无人机当前飞行方向的后方、左方、右方、上方、下方中的至少一种方向上的图像。
上述技术方案中优选的是,所述避障计划制定模块包括:
路径调整单元,用于在规划飞行路径或者预判飞行路径上存在远距离障碍物时调整飞行路径或飞行高度,并在避开障碍物后回归原飞行路径;
飞行调整单元,用于在中距离范围内具有障碍物时,调整无人机当前的飞行高度或飞行方向,避开障碍物;和/或,在近距离范围内具有障碍物时,调整无人机进入悬停状态;和/或在规划飞行路径或者预判飞行路径上存在远距离障碍物时,以及在中距离范围内具有障碍物时,调整无人机减慢飞行速度;
报警单元,用于在规划飞行路径或者预判飞行路径上存在远距离障碍物时,以及在中距离范围内具有障碍物时,向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。
本发明提供的无人机多距离避障方法及避障系统,通过地图数据来识别远距离障碍物,从而进行远距离障碍物避障飞行,通过获取飞行方向的图像来识别中距离的移动障碍物,从而进行移动障碍物的避障飞行;还可以进行近距离的避障监测与防撞悬停;无人机可以在操控者的控制下进行人为避障或自行通过避障系统采取不同的策略进行避障,弥补了现在的无人机只有近距离障碍物避障方案的缺陷,使得无人机可以更安全可靠地在飞行空域中飞行。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释和说明本发明,而不能理解为对本发明的保护范围的限制。
图1是本发明提供的无人机多距离避障方法的流程图;
图2是本发明提供的无人机多距离避障系统的总体结构示意图;
图3是本发明提供的无人机多距离避障系统的飞行路径设定模块结构示意图;
图4A-C是本发明提供的无人机多距离避障系统的障碍物信息采集模块结构示意图;
图5是本发明提供的无人机多距离避障系统的无人机信息采集模块结构示意图;
图6是本发明提供的无人机多距离避障系统的避障计划制定模块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,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更加详细的描述。
需要说明的是:在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明提供了一种无人机多距离避障方法,采用多种手段,监测无人机与可能影响飞行的障碍物之间的距离,并且根据无人机与障碍物之间的距离等级(远距离、中距离、近距离),并行采用多种不同类型的障碍躲避方式。该方法包括以下步骤:
步骤1:设定无人机飞行路径。具体来说,操控者在无人机起飞前预先设定规划飞行路径,使无人机自动沿规划飞行路径飞行。或者,操控者利用遥控器控制无人机的飞行路径,无人机实时获取操控者未改变飞行方向的连续时长,若该连续时长超过预定时间长度,则无人机保持当前飞行方向,制定预判飞行路径,使无人机自动沿预判飞行路径飞行。预定时间长度可以默认设置为2分钟。无人机初始飞行时可按照操控者预先设定的规划飞行路径飞行,然后操控者可以中途夺取控制权,人为操控无人机飞行,在人为操控过程中,若操控者超过预定时间未改变无人机飞行方向,则无人机自行制定预判飞行路径并沿预判飞行路径飞行,飞行控制权又落入无人机手中。
步骤2:实时获取无人机的当前飞行状态信息;无人机当前的飞行状态信息包括无人机的实时位置坐标、当前飞行方向、飞行高度和飞行速度。
步骤3:获取无人机飞行空域中的多个距离等级上的障碍物信息。可能影响无人机飞行的障碍物包括很多种:如高楼大厦、地标建筑等大型固定建筑物,需要无人机在远距离以外(例如数十米至100米)就监测到它的存在并予以规避,因此将其归属于远距离障碍物;还有如其他飞行器、鸟类等空中的非大型移动目标,以及超低空飞行时的人体、车辆等非大型移动目标,又有如天线塔等非大型固定建筑物,都需要无人机在中等距离范围内(例如5米到10米)进行监测并进行躲避,故而属于中距离障碍物;在距离无人机1-2米出现的障碍物属于近距离障碍物。障碍物信息包括障碍物的位置(坐标)、高度等信息,还可以包括障碍物和无人机当前位置之间的距离等信息。
对于不同距离等级的障碍物,本发明采取不同的方法获得障碍物信息。(1)对于上述远距离障碍物,用如下方式获取无人机飞行空域中的障碍物信息:无人机从存储于其内部的离线地图数据中获取无人机飞行空域中的障碍物信息;和/或,无人机从实时连接的网络地图数据中获取无人机飞行空域中的障碍物信息。无人机可择一或同时执行上述两种获取信息的方式,以获取大型固定建筑物的障碍物信息。更具体地说,根据离线地图数据和/或网络地图数据中保存的无人机飞行空域的电子地图,从该电子地图中提取出来以无人机当前位置为中心、在数十米至100米半径的距离范围内存在的大型建筑物等目标;获得电子地图中关于这些目标的位置坐标、高度的描述数据;根据从电子地图中提取的上述目标的描述数据,确定上述目标占据的空间范围,并且判断该空间范围与无人机飞行的规划飞行路径或者预判飞行路径,是否存在重合;如果存在重合,则判断该目标属于远距离障碍物,将远距离障碍物的位置(坐标)、高度、障碍物和无人机当前位置之间的距离等信息作为所述障碍物信息。(2)对于作为中距离范围的障碍物,包括移动障碍物和静止障碍物,获取无人机飞行空域中的障碍物信息采用如下方式:利用在无人机上安装摄像头等图像获取设备,获取无人机相关方向的第一图像,识别并提取第一图像中的目标信息;经过设定时间后,再次获取无人机的相关方向的第二图像,识别并提取第二图像中的目标信息;所述目标信息为目标的位置信息;比较第一图像中的目标信息和第二图像中的目标信息,判断该目标为移动目标或静止目标;对于静止目标,根据该目标的位置信息以及无人机当前的飞行方向,判断是否存在位置重合,如果存在则将该静止目标判定为中距离障碍物;对于移动目标,进一步根据第一图像中的目标信息和第二图像中的目标信息确定该移动目标的移动方向与移动速度,从而推算该移动目标的移动轨迹;根据无人机当前的飞行方向和飞行速度,推算无人机的飞行轨迹;判断移动目标的移动轨迹以及无人机的飞行轨迹是否存在位置重合,如果存在则将该移动目标判定为中距离障碍物;对于被判定的中距离障碍物,并获取静止障碍物位置和高度,以及获取移动障碍物的位置、高度、移动方向、移动速度,以及障碍物和无人机当前位置之间的距离等信息,作为中距离障碍物的障碍物信息。这里提到的相关方向至少包括无人机当前飞行方向的前方,移动障碍物的障碍物信息至少包括移动障碍物的移动方向和移动速度。相关方向还包括无人机当前飞行方向的后方、左方、右方、上方、下方中的至少一种。即无人机在六个方向上均安装有图像获取设备,对无人机周围环境进行全方位监测,消除移动目标从除前方以外的其他方向出现时无法监测到的盲点。另外,对于上述第一图像和第二图像中目标信息的提取,也可以采用前后帧图像对比方式,更为有利,具体方式为:利用在无人机上安装摄像头等图像获取设备,每隔很短的一时间拍摄一帧图像,识别出此帧图像中的目标信息,然后立即与前一帧图像的目标信息进行对比,判断出目标数量及类型(移动目标或静止目标)。(3)对于近距离障碍物,可以采用与现有技术相同的方式,利用红外、超声反射等手段,监测以无人机为中心1-2米的空间内是否存在障碍物。
步骤4,根据多个距离等级上的障碍物信息和当前飞行状态信息,制定飞行避障计划。对于不同距离等级上的障碍物,可以采用不同策略的飞行避障计划:(1)对于经过步骤3判定在规划飞行路径或预判飞行路径上具有远距离障碍物,则根据障碍物信息和当前飞行状态信息,采取下述任意一种避障方案:1.调整飞行路径或飞行高度,并在避开障碍物后回归原飞行路径或高度;和/或,减慢飞行速度并向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。(2)对于经过步骤3判定在中距离范围内具有静止障碍物,则根据该静止障碍物的位置和高度,调整无人机当前的飞行高度或飞行方向,躲避该障碍物;如果判定在中距离范围内具有移动障碍物,则根据该移动障碍物的位置、高度、移动方向以及移动速度,调整无人机当前的飞行高度或飞行方向,使得移动目标的移动轨迹以及无人机的飞行轨迹不存在重合,从而躲避该移动障碍物。另外,也可以减慢飞行速度并向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。(3)如果步骤3判定出现了近距离障碍物,则与现有技术相同,立即使无人机转入悬停状态,并且向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。控制无人机根据飞行避障计划执行避障飞行,来躲避各类型的障碍物。
如图2所示,本发明还提供了一种无人机多距离避障系统,包括:飞行路径设定模块、障碍物信息采集模块、无人机信息采集模块、避障计划制定模块、避障飞行模块。
如图3所示,飞行路径设定模块用于设定无人机飞行路径。飞行路径设定模块具体包括:规划路径单元,用于使操控者在无人机起飞前预先设定规划飞行路径,使无人机自动沿规划飞行路径飞行;预判路径单元,用于在操控者控制无人机的飞行路径时,实时获取操控者未改变飞行方向的连续时长,若时长超过预定时间长度则无人机根据当前飞行方向制定预判飞行路径,使无人机自动沿预判飞行路径飞行。
如图4A所示,障碍物信息采集模块用于获取无人机飞行空域中多个距离等级上的障碍物信息。对于远距离障碍物信息的监测与采集,障碍物信息采集模块具体包括:离线地图存储单元,用于存储内部的离线地图数据;联网地图采集单元,用于采集实时连接的网络地图数据;目标获取单元,从离线地图数据和/或网络地图数据中提取以无人机当前位置为中心一定距离范围内存在的目标,获得目标的位置坐标、高度的描述数据,确定上述目标占据的空间范围;远距离障碍物判断和信息获取单元,判断目标的空间范围与无人机飞行的规划飞行路径或者预判飞行路径,是否存在重合;如果存在重合,则判断该目标属于远距离障碍物,将远距离障碍物的位置(坐标)、高度、障碍物和无人机当前位置之间的距离等信息作为所述障碍物信息。
参见图4B,对于中距离障碍物的监测与采集,所述障碍物信息采集模块还包括:图像获取单元,用于获取无人机相关方向的图像;图像获取控制单元,用于控制图像获取单元每间隔一段设定时间获取一次无人机相关方向的图像;图像比较单元,用于比较图像获取单元相邻两次获取的图像,识别其中的目标信息,判断目标的类型是静止目标还是移动目标,并获取目标信息;所述目标信息为目标的位置信息;移动目标的目标信息还包括移动方向和移动速度;中距离障碍物判断和信息获取单元,根据目标信息以及无人机的当前飞行方向和飞行速度,推算目标与无人机的移动轨迹是否存在位置重合,如果存在则判定为中距离障碍物,获取中距离障碍物的障碍物信息。其中,相关方向至少包括无人机当前飞行方向的前方,移动障碍物的障碍物信息至少包括移动障碍物的移动方向和移动速度。图像获取单元还用于获取无人机当前飞行方向的后方、左方、右方、上方、下方中的至少一种方向上的图像。
如图4C,障碍物信息采集模块还包括近距离障碍物监测模块,用于监测无人机当前位置的近距离范围内是否存在障碍物。
参见图5,无人机信息采集模块用于实时获取无人机的当前飞行状态信息;无人机信息采集模块包括:飞行方向采集单元,用于采集无人机飞行方向;飞行高度采集单元,用于采集无人机飞行高度;飞行速度采集单元,用于采集无人机飞行速度。
参见图6,避障计划制定模块用于根据障碍物信息和当前飞行状态信息制定飞行避障计划。避障计划制定模块具体包括:路径调整单元,用于在规划飞行路径或者预判飞行路径上存在远距离障碍物时调整飞行路径或飞行高度,并在避开障碍物后回归原飞行路径;飞行调整单元,用于在中距离范围内具有障碍物时,调整无人机当前的飞行高度或飞行方向,避开障碍物;和/或,在近距离范围内具有障碍物时,调整无人机进入悬停状态;和/或在规划飞行路径或者预判飞行路径上存在远距离障碍物时,以及在中距离范围内具有障碍物时,调整无人机减慢飞行速度;报警单元,用于在规划飞行路径或者预判飞行路径上存在远距离障碍物时,以及在中距离范围内具有障碍物时,向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。图2中的避障飞行模块用于使无人机根据飞行避障计划执行避障飞行。
本发明提供的无人机多距离避障方法及避障系统,通过地图数据来识别远距离障碍物,从而进行远距离障碍物避障飞行,通过获取飞行方向的图像来识别中距离的移动障碍物,从而进行移动障碍物的避障飞行,同时无人机可以在操控者的控制下进行人为避障或自行通过避障系统进行避障,弥补了无人机只有近距离障碍物避障方案的缺陷,使得无人机可以更安全可靠地在飞行空域中飞行。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种无人机多距离避障方法,其特征在于,包括以下步骤:
设定无人机飞行路径;
实时获取无人机的当前飞行状态信息;
获取无人机飞行空域中的多个距离等级上的障碍物信息;
根据所述多个距离等级上的障碍物信息和所述当前飞行状态信息制定飞行避障计划;
控制所述无人机根据所述飞行避障计划执行避障飞行;
其中,设定无人机飞行路径包括:操控者在无人机起飞前预先设定规划飞行路径,使无人机自动沿所述规划飞行路径飞行;或操控者控制无人机的飞行路径,无人机实时获取操控者未改变飞行方向的连续时长,若时长超过预定时间长度则无人机根据当前飞行方向制定预判飞行路径,使无人机自动沿所述预判飞行路径飞行;
其中,获取无人机飞行空域中远距离等级的障碍物信息包括:所述无人机从存储于其内部的离线地图数据和/或从实时连接的网络地图数据中获取以无人机为圆心一定距离范围内存在的目标,确定目标占据的空间范围;判断所述目标的空间范围与无人机飞行的规划飞行路径或者预判飞行路径,是否存在重合;如果存在重合,则判断该目标属于远距离障碍物;获取远距离障碍物的位置、高度,以及远距离障碍物和无人机当前位置之间的距离,作为所述障碍物信息;
其中,获取无人机飞行空域中的中距离等级的障碍物信息还包括:获取无人机相关方向的第一图像,识别并提取所述第一图像中的目标信息;经过设定时间后获取无人机的所述相关方向的第二图像,识别并提取所述第二图像中的目标信息;比较所述第一图像中的目标信息和所述第二图像中的目标信息,判断障碍物为移动目标或静止目标;对于静止目标,根据该目标信息以及无人机当前的飞行方向,判断是否存在位置重合,如果存在则将该静止目标判定为中距离障碍物;对于移动目标,根据第一图像中的目标信息和第二图像中的目标信息确定该移动目标的移动方向与移动速度,从而推算该移动目标的移动轨迹;根据无人机当前的飞行方向和飞行速度,推算无人机的飞行轨迹;判断移动目标的移动轨迹以及无人机的飞行轨迹是否存在位置重合,如果存在则将该移动目标判定为中距离障碍物;获取中距离障碍物的障碍物信息;
其中,根据所述多个距离等级上的障碍物信息和所述当前飞行状态信息,制定飞行避障计划包括:判定在规划飞行路径或预判飞行路径上具有远距离障碍物,则调整飞行路径或飞行高度,并在避开障碍物后回归原飞行路径或飞行高度;和/或,减慢飞行速度并向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权;判定在中距离范围内存在障碍物,则调整无人机当前的飞行高度或飞行方向,躲避障碍物;和/或,减慢飞行速度并向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权;判定在近距离范围内存在障碍物,则立即使无人机转入悬停状态,并且向操控者发出警报,等待操控者夺取无人机控制权。
2.根据权利要求1所述的无人机多距离避障方法,其特征在于,所述当前飞行状态信息至少包括无人机实时位置信息、飞行方向、飞行高度和飞行速度。
3.执行如权利要求1所述方法的一种无人机多距离避障系统,其特征在于,包括:
飞行路径设定模块,用于设定无人机飞行路径;
障碍物信息采集模块,用于获取无人机飞行空域中的多个距离等级上的障碍物信息;
无人机信息采集模块,用于实时获取无人机的当前飞行状态信息;
避障计划制定模块,用于根据所述多个距离等级上的障碍物信息和所述当前飞行状态信息制定飞行避障计划;
避障飞行模块,用于使无人机根据所述飞行避障计划执行避障飞行。
4.根据权利要求3所述的无人机多距离避障系统,其特征在于,所述无人机信息采集模块包括:
飞行方向采集单元,用于采集无人机飞行方向;
飞行高度采集单元,用于采集无人机飞行高度;
飞行速度采集单元,用于采集无人机飞行速度。
5.根据权利要求3所述的无人机多距离避障系统,其特征在于,所述飞行路径设定模块包括:
规划路径单元,用于使操控者在无人机起飞前预先设定规划飞行路径,使无人机自动沿所述规划飞行路径飞行;
预判路径单元,用于在操控者控制无人机的飞行路径时,无人机实时获取操控者未改变飞行方向的连续时长,若时长超过预定时间长度则无人机根据当前飞行方向制定预判飞行路径,使无人机自动沿所述预判飞行路径飞行。
6.根据权利要求3所述的无人机多距离避障系统,其特征在于,所述障碍物信息采集模块包括:
离线地图存储单元,用于存储内部的离线地图数据;
联网地图采集单元,用于采集实时连接的网络地图数据;
目标获取单元,从离线地图数据和/或网络地图数据中提取以无人机当前位置为圆心一定距离范围内存在的目标,确定上述目标占据的空间范围;
远距离障碍物判断和信息获取单元,判断目标的空间范围与无人机飞行的规划飞行路径或者预判飞行路径,是否存在重合;如果存在重合,则判断该目标属于远距离障碍物,将远距离障碍物的位置、高度以及远距离障碍物和无人机当前位置之间的距离作为所述障碍物信息;
图像获取单元,用于获取无人机相关方向的图像;
图像获取控制单元,用于控制图像获取单元每间隔一段设定时间获取一次无人机相关方向的图像;
图像比较单元,用于比较图像获取单元相邻两次获取的图像,识别并提取其中的目标信息,判断目标的类型是静止目标还是移动目标;
中距离障碍物判断和信息获取单元,根据目标信息以及无人机的当前飞行方向和飞行速度,推算目标与无人机是否存在位置重合,如果存在则判定为中距离障碍物,获取中距离障碍物的障碍物信息。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711415257.3A CN108334103B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 无人机多距离避障方法及避障系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711415257.3A CN108334103B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 无人机多距离避障方法及避障系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108334103A CN108334103A (zh) | 2018-07-27 |
CN108334103B true CN108334103B (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=62924439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711415257.3A Active CN108334103B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 无人机多距离避障方法及避障系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108334103B (zh) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108958291A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-07 | 李俊宏 | 无人机避障控制系统和方法 |
CN111381602B (zh) * | 2018-12-29 | 2023-09-19 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 控制无人机飞行的方法、装置和无人机 |
CN109901617B (zh) * | 2019-03-29 | 2021-12-21 | 西安联飞智能装备研究院有限责任公司 | 一种无人机飞行方法、装置及无人机 |
CN110262561A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种无人机自动避障方法 |
CN110568857A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-12-13 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 无人机飞行控制方法及无人机 |
WO2021035606A1 (zh) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 航线调整方法、地面端设备、无人机、系统和存储介质 |
CN111752297A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-10-09 | 广州极飞科技有限公司 | 无人机飞行控制方法及相关装置 |
CN110825106B (zh) * | 2019-10-22 | 2022-04-22 | 深圳市道通智能航空技术股份有限公司 | 一种飞行器的避障方法、飞行器、飞行系统及存储介质 |
CN112764423A (zh) * | 2019-11-05 | 2021-05-07 | 上海为彪汽配制造有限公司 | 一种多旋翼无人机飞行轨迹的构建方法及系统 |
CN110703804B (zh) * | 2019-11-11 | 2023-02-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种固定翼无人机集群的分层防撞控制方法 |
CN111208581B (zh) * | 2019-12-16 | 2022-07-05 | 长春理工大学 | 一种无人机多维度识别系统及方法 |
CN111123269B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-02-18 | 成都纳雷科技有限公司 | 用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块及装置 |
WO2021146973A1 (zh) * | 2020-01-21 | 2021-07-29 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 无人机返航的控制方法、设备、可移动平台和存储介质 |
WO2021189214A1 (zh) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台的控制方法、装置、可移动平台及存储介质 |
CN113433965B (zh) * | 2020-03-23 | 2023-01-31 | 北京三快在线科技有限公司 | 无人机避障方法,装置,存储介质及电子设备 |
CN112639651A (zh) * | 2020-04-27 | 2021-04-09 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 信息处理方法、信息处理装置和可移动设备 |
CN112753000A (zh) * | 2020-04-27 | 2021-05-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 避障方法、可移动平台、控制设备和存储介质 |
CN111552318B (zh) * | 2020-05-15 | 2023-01-10 | 航迅信息技术有限公司 | 一种无人机最低安全高度飞行的控制方法 |
WO2021237535A1 (zh) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 碰撞处理方法、设备及介质 |
CN111966128A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-11-20 | 茂莱(南京)仪器有限公司 | 一种多光谱航空测绘模组 |
CN112286225A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-29 | 西北工业大学 | 一种利用障碍物信息设定无人机飞行路径的系统和方法 |
CN112486208A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-12 | 安徽配隆天环保科技有限公司 | 一种无人机超声红外避障系统 |
CN112650300A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-04-13 | 深圳市君航品牌策划管理有限公司 | 一种无人机避障方法和装置 |
US20220281598A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Everseen Limited | System and method for avoiding collision with non-stationary obstacles in an aerial movement volume |
CN113391643A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-14 | 宁波权智科技有限公司 | 一种基于大数据的无人机障碍识别方法及装置 |
CN113253761B (zh) * | 2021-06-08 | 2021-11-09 | 北京远度互联科技有限公司 | 实时路径规划方法、装置、可移动载具及存储介质 |
CN113612920A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-11-05 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种无人机拍摄电力设备图像的方法及其装置 |
CN114737449A (zh) * | 2021-06-30 | 2022-07-12 | 北京铁科特种工程技术有限公司 | 一种基于无人压路机的数据采集与处理方法及装置 |
CN114063630B (zh) * | 2021-11-26 | 2022-11-04 | 深圳草莓创新技术有限公司 | 一种具有不同避障优先级提高无人机避障功能的控制方法 |
CN114115351A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 歌尔科技有限公司 | 飞行器的避障方法、飞行器以及计算机可读存储介质 |
CN115202387B (zh) * | 2022-06-06 | 2024-04-16 | 西北工业大学 | 一种基于仿鸟类趋光性的固定翼无人机避障控制方法 |
CN115061498A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-16 | 北京中航世科电子技术有限公司 | 基于地理信息的实时领航方法、系统、设备及存储介质 |
CN115562339A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-03 | 广东汇天航空航天科技有限公司 | 飞行器避障方法、系统及计算机可读存储介质 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104932502B (zh) * | 2015-06-04 | 2018-08-10 | 福建天晴数码有限公司 | 基于三维深度摄像机的近距离避障方法及近距离避障系统 |
CN205404803U (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-27 | 河北三丰航空科技发展有限公司 | 一种有人无人直升机避撞系统 |
CN106292704A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-01-04 | 四川天辰智创科技有限公司 | 规避障碍物的方法及装置 |
CN106774405B (zh) * | 2016-12-30 | 2019-09-10 | 华南农业大学 | 基于三级避障机制的果园植保无人机避障装置及方法 |
-
2017
- 2017-12-21 CN CN201711415257.3A patent/CN108334103B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108334103A (zh) | 2018-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108334103B (zh) | 无人机多距离避障方法及避障系统 | |
US20210255643A1 (en) | Unmanned aerial vehicles | |
US11131990B1 (en) | Method for transferring control to an operator | |
US9783320B2 (en) | Airplane collision avoidance | |
US10496107B2 (en) | Autonomous security drone system and method | |
US20180170540A1 (en) | System and method for automatically inspecting surfaces | |
CN105157708A (zh) | 基于图像处理与雷达的无人机自主导航系统及方法 | |
US20180249128A1 (en) | Method for monitoring moving target, and monitoring device, apparatus, and system | |
CN106919184A (zh) | 双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法 | |
CN107289953A (zh) | 一种无人机群的导航控制方法 | |
CN106052695A (zh) | 一种利用360°激光扫描仪导航的飞行巡视系统及方法 | |
Zarandy et al. | A novel algorithm for distant aircraft detection | |
CN109785670A (zh) | 一种低空空域应急管控系统 | |
CN204791568U (zh) | 车辆跟随飞行系统 | |
CN107272729B (zh) | 一种基于路由器的无人机巡航系统 | |
CN115064008B (zh) | 无人机跑道冲突自主预警系统 | |
CN114859962B (zh) | 具备智能避障、定高巡航功能的无人机控制方法 | |
CN113985923B (zh) | 一种无人机自动捕获方法及自动捕获系统 | |
CN115602003A (zh) | 无人驾驶航空器飞行避障方法、系统和可读存储介质 | |
EP4109433A1 (en) | Method for monitoring backward movement of an aircraft at an airport stand | |
WO2020262189A1 (ja) | 移動体、制御方法、およびプログラム | |
CN113970931A (zh) | 一种基于多无人机的监控装置和方法 | |
CN113933871A (zh) | 基于无人机和北斗定位的洪水灾情检测系统 | |
CN208559780U (zh) | 一种飞机停泊自动指挥装置 | |
CN115188091B (zh) | 一种融合电力输变配设备的无人机网格化巡检系统及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |