CN108958283A - 一种无人机低空自主避障系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机低空自主避障系统，包括无人机主体、主全景摄像头、飞行装置、起落支架和辅全景摄像头，无人机主体的一表面与全景摄像头固定连接，无人机主体的周侧面与若干飞行装置固定连接，无人机主体一表面的两侧均与起落支架固定连接，无人机主体的一表面与辅全景摄像头连接，无人机主体包括无人机外壳、信号收发器、中央处理器、锂电池和三维陀螺仪，本发明涉及无人机技术领域。该无人机低空自主避障系统，通过两个全景摄像头可以实现对无人机周围所有环境进行实时检测，针对静态障碍物和动态障碍物的两种避让程序，使得无人机在低空状态下能够有效地避免绝大部分的障碍物，提高无人机低空飞行的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体为一种无人机低空自主避障系统。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞 机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，无人机按应用领域，可 分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机，民用方面，无人机+ 行业应用，是无人机真正的刚需，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快 递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡 检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
现阶段的无人机自主避障系统通过雷达检测进行避障，只具有静态障碍 物避让的功能，无法对无人机周围的所有环境进行实时检测，识别上存在局 限性，不能完全实现避让静态障碍物和动态障碍物。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人机低空自主避障系统，解 决了低空无人机避障系统机制不全面的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种无人机低空 自主避障系统，包括无人机主体、主全景摄像头、飞行装置、起落支架和辅 全景摄像头，所述无人机主体的一表面与全景摄像头固定连接，所述无人机 主体的周侧面与若干飞行装置固定连接，所述无人机主体一表面的两侧均与 起落支架固定连接，所述无人机主体的一表面与辅全景摄像头连接；
所述无人机主体包括无人机外壳、信号收发器、中央处理器、锂电池和 三维陀螺仪，所述信号收发器、中央处理器、锂电池和三维陀螺仪均安装在 无人机外壳内部，所述中央处理器的输入端分别与信号接收器和三维陀螺仪 的输出端连接；
所述中央处理器的输入端分别与主全景摄像头和辅全景摄像头的输出端 连接，所述中央处理器的输出端与飞行装置的输入端连接；
所述主全景摄像头包括主摄像头保护盖、若干摄像镜头、顶部摄像头支 架和数据传输单元，所述主摄像头保护盖的一表面与无人机外壳的上表面固 定连接，所述主摄像头保护盖的内表面与顶部摄像头支架固定连接，所述顶 部摄像头支架的一表面通过数据传输单元与中央处理器连接；
所述起落支架的底部设置有压力传感器；
所述飞行装置包括固定支架、直流电机和螺旋桨，所述固定支架的一端 与无人机外壳固定连接，所述固定支架的另一端与直流电机固定连接，所述 直流电机输出轴的一端与螺旋桨固定连接；
所述辅全景摄像头包括辅摄像头保护盖、若干摄像镜头、底部部摄像头 支架和数据传输单元，所述辅摄像头保护盖的一表面与无人机外壳的下表面 固定连接，所述辅摄像头保护盖的内表面与底部摄像头支架固定连接，所述 底部摄像头支架的一表面通过数据传输单元与中央处理器连接。
优选的，所述主全景摄像头和辅全景摄像头的内部均设置有四个摄像镜 头，所述摄像镜头呈环形均匀分布在顶部摄像头支架和底部摄像头支架的四 周。
优选的，所述飞行装置的数量为四个且呈环形均匀分布在无人机主体的 周侧面。
优选的，所述数据传输单元分为视频数据传输模块和命令数据传输模块， 八个所述摄像镜头的视频数据通过视频数据传输模块传输至中央处理器合成 为一个球面全景视频，所述中央处理器通过命令传输模块控制飞行装置进行 躲避。
优选的，所述主摄像头保护盖和辅摄像头保护盖的外形均为半圆形结构 且材质为亚克力。
优选的，所述锂电池分别与起落支架、中央处理器、飞行装置、主全景 摄像头和辅全景摄像头电连接。
有益效果
本发明提供了一种无人机低空自主避障系统。具备以下有益效果：
(1)、该无人机低空自主避障系统，通过两个全景摄像头可以实现对无 人机周围所有环境进行实时检测，针对静态障碍物和动态障碍物的两种避让 程序，使得无人机在低空状态下能够有效地避免绝大部分的障碍物，提高无 人机低空飞行的安全性。
(2)、该无人机低空自主避障系统，通过三维陀螺仪可以实现无人机在 避让障碍物后能够自主修正路线或者回到原点，有利于提高避让系统的实施 的精度，进一步提高避让系统的实用性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优 点。
附图说明
图1为本发明无人机主体的立体结构示意图；
图2为本发明无人机主体另一侧的立体结构示意图。
图3为本发明低空自主避障系统框图；
图中：1无人机主体、2主全景摄像头、3飞行装置、4起落支架、5辅 全景摄像头。
具体实施方式
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 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 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。
具体实施例一：
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种无人机低空自主避障系 统；
包括无人机主体1、主全景摄像头2、飞行装置3、起落支架4和辅全景 摄像头5，无人机主体1的一表面与主全景摄像头2固定连接，无人机主体1 的周侧面与若干飞行装置3固定连接，无人机主体1一表面的两侧均与起落 支架4固定连接，无人机主体1的一表面与辅全景摄像头5连接；
无人机主体1包括无人机外壳、信号收发器、中央处理器、锂电池和三 维陀螺仪，信号收发器、中央处理器、锂电池和三维陀螺仪均安装在无人机 外壳内部，中央处理器的输入端分别与信号接收器和三维陀螺仪的输出端连 接；
中央处理器的输入端分别与主全景摄像头2和辅全景摄像头5的输出端 连接，中央处理器的输出端与飞行装置3的输入端连接；
主全景摄像头2包括主摄像头保护盖、若干摄像镜头、顶部摄像头支架 和数据传输单元，主摄像头保护盖的一表面与无人机外壳的上表面固定连接， 主摄像头保护盖的内表面与顶部摄像头支架固定连接，顶部摄像头支架的一 表面通过数据传输单元与中央处理器连接，中央处理器为ARM9系列微处理 器；
起落支架4的底部设置有压力传感器，压力传感器为DSD95系列压力传 感器；
飞行装置3包括固定支架、直流电机和螺旋桨，固定支架的一端与无人 机外壳固定连接，固定支架的另一端与直流电机固定连接，直流电机输出轴 的一端与螺旋桨固定连接；
辅全景摄像头5包括辅摄像头保护盖、若干摄像镜头、底部部摄像头支 架和数据传输单元，辅摄像头保护盖的一表面与无人机外壳的下表面固定连 接，辅摄像头保护盖的内表面与底部摄像头支架固定连接，底部摄像头支架 的一表面通过数据传输单元与中央处理器连接；
其中，主全景摄像头2和辅全景摄像头5的内部均设置有四个摄像镜头， 摄像镜头呈环形均匀分布在顶部摄像头支架和底部摄像头支架的四周；
其中，飞行装置3的数量为四个且呈环形均匀分布在无人机主体1的周 侧面；
其中，数据传输单元分为视频数据传输模块和命令数据传输模块，八个 摄像镜头的视频数据通过视频数据传输模块传输至中央处理器合成为一个球 面全景视频，中央处理器通过命令传输模块控制飞行装置进行躲避；
其中，主摄像头保护盖和辅摄像头保护盖的外形均为半圆形结构且材质 为亚克力；
其中，锂电池分别与起落支架4、中央处理器、飞行装置3、主全景摄像 头2和辅全景摄像头3电连接。
具体实施例二：
该无人机低空自主避障系统，包括跟随避障程序、悬停避障程序和地面 避障程序：
跟随避障程序指的是在无人机进行低空跟随目标飞行时，辅全景摄像头5 用于跟随目标，主全景摄像头2用于飞行避障，若目标丢失，中央处理器控 制无人机飞往目标丢失坐标，到达目标消失地点时，主全景摄像头2和辅全 景摄像头5同时运行，对四周进行扫描，寻找符合目标特征的物体，若发现 目标继续跟随，若未发现，落地进入原地待命状态，开启地面避障程序并向 无人机控制台发送等待命令指示，当无人机在飞行方向遇到障碍物，中央处 理器将主全景摄像头2传输的视频数据进行图像合成，识别飞行方向两侧是 否有其他障碍物，若没有中央处理器控制飞行装置3进行飞行避让障碍物， 若无人机飞行方向一侧有障碍物，中央处理器控制飞行装置3往另一侧躲避， 若无人机飞行反向两侧均有障碍物，中央处理器控制无人机悬停，开启悬停 避障程序并向无人机控制台发送等待命令指示；
悬停避障程序指的是无人机在低空中进行悬停待命，主全景摄像头2进 入待机状态，辅全景摄像头2用于避障程序，若在悬停期间有障碍物向无人 机移动，中央处理器控制无人机往障碍物移动方向的左侧或者右侧避让，等 待障碍物移动过后，通过三维陀螺仪模拟找回原来悬停的大概位置，中央处 理器控制飞行装置3飞行回到原来位置；
地面避障程序指的是无人机在地面上进行待命，辅全景摄像头5进入待 机状态，主全景摄像头2用于避障程序，若在地面期间有障碍物箱无人机方 向移动，中央处理器控制飞行装置3启动飞行，进入悬停程序。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。
Claims (6)
1.一种无人机低空自主避障系统，其特征在于：该系统包括无人机主体(1)、主全景摄像头(2)、飞行装置(3)、起落支架(4)和辅全景摄像头(5)，所述无人机主体(1)的一表面与全景摄像头(2)固定连接，所述无人机主体(1)的周侧面与若干飞行装置(3)固定连接，所述无人机主体(1)一表面的两侧均与起落支架(4)固定连接，所述无人机主体(1)的一表面与辅全景摄像头(5)连接；
所述无人机主体(1)包括无人机外壳、信号收发器、中央处理器、锂电池和三维陀螺仪，所述信号收发器、中央处理器、锂电池和三维陀螺仪均安装在无人机外壳内部，所述中央处理器的输入端分别与信号接收器和三维陀螺仪的输出端连接；
所述中央处理器的输入端分别与主全景摄像头(2)和辅全景摄像头(5)的输出端连接，所述中央处理器的输出端与飞行装置(3)的输入端连接；
所述主全景摄像头(2)包括主摄像头保护盖、若干摄像镜头、顶部摄像头支架和数据传输单元，所述主摄像头保护盖的一表面与无人机外壳的上表面固定连接，所述主摄像头保护盖的内表面与顶部摄像头支架固定连接，所述顶部摄像头支架的一表面通过数据传输单元与中央处理器连接；
所述飞行装置(3)包括固定支架、直流电机和螺旋桨，所述固定支架的一端与无人机外壳固定连接，所述固定支架的另一端与直流电机固定连接，所述直流电机输出轴的一端与螺旋桨固定连接；
所述起落支架(4)的底部设置有压力传感器；
所述辅全景摄像头(5)包括辅摄像头保护盖、若干摄像镜头、底部部摄像头支架和数据传输单元，所述辅摄像头保护盖的一表面与无人机外壳的下表面固定连接，所述辅摄像头保护盖的内表面与底部摄像头支架固定连接，所述底部摄像头支架的一表面通过数据传输单元与中央处理器连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机低空自主避障系统，其特征在于：所述主全景摄像头(2)和辅全景摄像头(5)的内部均设置有四个摄像镜头，所述摄像镜头呈环形均匀分布在顶部摄像头支架和底部摄像头支架的四周。
3.根据权利要求1所述的一种无人机低空自主避障系统，其特征在于：所述飞行装置(3)的数量为四个且呈环形均匀分布在无人机主体(1)的周侧面。
4.根据权利要求1所述的一种无人机低空自主避障系统，其特征在于：所述数据传输单元分为视频数据传输模块和命令数据传输模块，八个所述摄像镜头的视频数据通过视频数据传输模块传输至中央处理器合成为一个球面全景视频，所述中央处理器通过命令传输模块控制飞行装置进行躲避。
5.根据权利要求1所述的一种无人机低空自主避障系统，其特征在于：所述主摄像头保护盖和辅摄像头保护盖的外形均为半圆形结构且材质为亚克力。
6.根据权利要求1所述的一种无人机低空自主避障系统，其特征在于：所述锂电池分别与起落支架(4)、中央处理器、飞行装置(3)、主全景摄像头(2)和辅全景摄像头(3)电连接。
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