CN108445905A - 一种无人机智能化避障调控系统 - Google Patents

一种无人机智能化避障调控系统 Download PDF

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赵瑜
周勇
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Abstract

本发明公开了一种无人机智能化避障调控系统；距离探测模块用于在无人机飞行过程中采集前方障碍物的距离信息L；信息探测模块用于采集无人机前方障碍物的宽度信息W和高度信息S；高度探测模块用于在无人机飞行过程中采集无人机的实时飞行高度H；智能调控模块用于基于障碍物的距离信息L、障碍物的宽度信息W和高度信息S、无人机的实时飞行高度H为无人机选择避障策略。本发明在无人机飞行过程中遇到障碍物时，全面根据障碍物的距离、障碍物的宽度和高度、无人机的飞行高度来制定避障策略，不仅避免无人机与障碍物发生碰撞，而且能够避免无人机飞行高度过低影响飞行安全状态，针对性地为无人机快速且准确的选择避障方案。

Description

一种无人机智能化避障调控系统
技术领域
本发明涉及无人机避障技术领域，尤其涉及一种无人机智能化避障调控系统。
背景技术
自主避障系统对于无人机的飞行路径规划能力起着至关重要的作用，是无人机顺利完成飞行任务的重要安全保障。因此，无人机的自主避障系统已成为近年来研究的热点问题之一，现阶段无人机的自主避障与新路径规划大多处于仿真阶段，具有实用性和可行性的较少。如何设计有效而又实用的自主避障系统，保障无人机的安全飞行是一个亟待解决的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种无人机智能化避障调控系统。
本发明提出的无人机智能化避障调控系统，包括：
距离探测模块，用于在无人机飞行过程中采集前方障碍物的距离信息L；
信息探测模块，用于采集无人机前方障碍物的宽度信息W和高度信息S；
高度探测模块，用于在无人机飞行过程中采集无人机的实时飞行高度H；
智能调控模块，用于基于障碍物的距离信息L、障碍物的宽度信息W和高度信息S、无人机的实时飞行高度H为无人机选择避障策略。
优选地，所述智能调控模块内存储有预设距离L0、预设高度H0；
所述智能调控模块具体用于：
当L≤L0时，进一步分析无人机的实时飞行高度H与预设高度H0间的大小关系，若H>H0，为无人机选择第一避障策略，若H≤H0时，为无人机选择第二避障策略；
当L>L0时，进一步分析障碍物的宽度信息W和高度信息S间的大小关系，若W≤aS，为无人机选择第三避障策略，若W>aS，再进一步分析无人机的实时飞行高度H与预设高度H0间的大小关系，若H>H0，为无人机选择第四避障策略，若H≤H0时，为无人机选择第五避障策略；
其中，第一避障策略为降低航速、将航线向靠近地面的方向调整；
第二避障策略为降低航速、将航线向远离地面的方向调整；
第三避障策略为将航线水平向左或水平向右调整；
第四避障策略为提升航速、将航线向靠近地面的方向调整；
第五避障策略为提升航速、将航线向远离地面的方向调整；
其中，a为预设值且a>1。
优选地，所述距离探测模块包括雷达测距单元和激光测距单元；
优选地，所述雷达测距单元包括多个雷达测距装置，所述激光测距单元包括多个激光测距装置。
优选地，所述信息探测模块包括多个双目立体视觉单元。
本发明提出的无人机智能化避障调控系统，在无人机飞行过程中遇到障碍物时，全面根据障碍物的距离、障碍物的宽度和高度、无人机的飞行高度来制定避障策略，不仅避免无人机与障碍物发生碰撞，而且能够避免无人机飞行高度过低影响飞行安全状态，针对性地为无人机快速且准确的选择避障方案，保障无人机的飞行效率和飞行安全。进一步地，在对障碍物的宽度信息和高度信息进行探测时，本发明利用双目立体视觉技术对上述信息进行采集，以对前方障碍物的宽度信息和高度信息进行精确的采集，从而为后续过程中制定避障策略提供稳定有效地参考依据，保障无人机的稳定安全飞行状态。
附图说明
图1为一种无人机智能化避障调控系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种无人机智能化避障调控系统。
参照图1，本发明提出的无人机智能化避障调控系统，包括：
距离探测模块，用于在无人机飞行过程中采集前方障碍物的距离信息L；
信息探测模块，用于采集无人机前方障碍物的宽度信息W和高度信息S；
高度探测模块，用于在无人机飞行过程中采集无人机的实时飞行高度H；
智能调控模块，用于基于障碍物的距离信息L、障碍物的宽度信息W和高度信息S、无人机的实时飞行高度H为无人机选择避障策略。
本实施方式中，所述智能调控模块内存储有预设距离L0、预设高度H0；
所述智能调控模块具体用于：
当L≤L0时，表明无人机当前位置与前方障碍物的距离较近，此时为提高避障策略选择的有效性，进一步分析无人机的实时飞行高度H与预设高度H0间的大小关系，若H>H0，表明无人机的实时飞行高度较高，则为无人机选择第一避障策略，第一避障策略为降低航速、将航线向靠近地面的方向调整，通过降低航速来延长无人机与障碍物的接近时间，且将航线下移，使无人机从障碍物下方穿过，避免碰撞；若H≤H0时，表明无人机的实时飞行高度较低，为避免无人机向下飞行时与地面上的物体发生碰撞，则为无人机选择第二避障策略，第二避障策略为降低航速、将航线向远离地面的方向调整；
当L>L0时，表明无人机当前位置与前方障碍物的距离较远，则有充分的时间来调整无人机的飞行模式，此时进一步分析障碍物的宽度信息W和高度信息S间的大小关系，若W≤aS，表明前方障碍物的宽度较小，即改变无人机在水平方向上的航向即可，则为无人机选择第三避障策略，第三避障策略为将航线水平向左或水平向右调整；若W>aS，表明前方障碍物的宽度较大，为避免无人机在水平方向上来不及避让，则为无人机选择向上或向下调整航线的策略，但为保证向上或向下调整航向的安全性，再进一步分析无人机的实时飞行高度H与预设高度H0间的大小关系，若H>H0，表明无人机的实时飞行高度较安全，则为无人机选择第四避障策略，第四避障策略为提升航速、将航线向靠近地面的方向调整；若H≤H0时，表明无人机的实时飞行高度不够高，为避免向下调整航线造成碰撞的情况，则为无人机选择第五避障策略，第五避障策略为提升航速、将航线向远离地面的方向调整；
其中，a为预设值且a>1。
在进一步的实施例中，所述距离探测模块包括雷达测距单元和激光测距单元；利用不同的测距单元来提高前方障碍物的距离信息L采集的精度；
优选地，所述雷达测距单元包括多个雷达测距装置，所述激光测距单元包括多个激光测距装置；通过利用多个测距装置来进一步提高测距结果的有效性，为后期制定避障策略提供稳定有效的参考基础。
在进一步的实施例中，所述信息探测模块包括多个双目立体视觉单元，利用双目立体视觉单元来对障碍物的宽度信息W和高度信息S进行精确有效的采集，有利于提高避障策略制定的精确性。
本实施方式提出的无人机智能化避障调控系统，在无人机飞行过程中遇到障碍物时，全面根据障碍物的距离、障碍物的宽度和高度、无人机的飞行高度来制定避障策略，不仅避免无人机与障碍物发生碰撞，而且能够避免无人机飞行高度过低影响飞行安全状态，针对性地为无人机快速且准确的选择避障方案，保障无人机的飞行效率和飞行安全。进一步地，在对障碍物的宽度信息和高度信息进行探测时，本实施方式利用双目立体视觉技术对上述信息进行采集，以对前方障碍物的宽度信息和高度信息进行精确的采集，从而为后续过程中制定避障策略提供稳定有效地参考依据，保障无人机的稳定安全飞行状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机智能化避障调控系统，其特征在于，包括：
距离探测模块，用于在无人机飞行过程中采集前方障碍物的距离信息L；
信息探测模块，用于采集无人机前方障碍物的宽度信息W和高度信息S；
高度探测模块，用于在无人机飞行过程中采集无人机的实时飞行高度H；
智能调控模块，用于基于障碍物的距离信息L、障碍物的宽度信息W和高度信息S、无人机的实时飞行高度H为无人机选择避障策略。
2.根据权利要求1所述的无人机智能化避障调控系统，其特征在于，所述智能调控模块内存储有预设距离L0、预设高度H0；
所述智能调控模块具体用于：
当L≤L0时，进一步分析无人机的实时飞行高度H与预设高度H0间的大小关系，若H>H0，为无人机选择第一避障策略，若H≤H0时，为无人机选择第二避障策略；
当L>L0时，进一步分析障碍物的宽度信息W和高度信息S间的大小关系，若W≤aS，为无人机选择第三避障策略，若W>aS，再进一步分析无人机的实时飞行高度H与预设高度H0间的大小关系，若H>H0，为无人机选择第四避障策略，若H≤H0时，为无人机选择第五避障策略；
其中，第一避障策略为降低航速、将航线向靠近地面的方向调整；
第二避障策略为降低航速、将航线向远离地面的方向调整；
第三避障策略为将航线水平向左或水平向右调整；
第四避障策略为提升航速、将航线向靠近地面的方向调整；
第五避障策略为提升航速、将航线向远离地面的方向调整；
其中，a为预设值且a>1。
3.根据权利要求1所述的无人机智能化避障调控系统，其特征在于，所述距离探测模块包括雷达测距单元和激光测距单元；
优选地，所述雷达测距单元包括多个雷达测距装置，所述激光测距单元包括多个激光测距装置。
4.根据权利要求1所述的无人机智能化避障调控系统，其特征在于，所述信息探测模块包括多个双目立体视觉单元。
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