[發明專利]一種無人直升機主動避障飛行控制方法

在審

• 申請號: 201410825981.3
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104503463A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 王小青;沈雯;韓正偉;張志清;趙佳;於拯威;吳平;冀明
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總參謀部第六十研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明涉及一種無人直升機主動避障飛行控制方法，主要應用于無人直升機探測所巡高壓線路的輸電線、鐵塔、廢棄電線桿、高架天線、樹林、山脈和丘陵等領域，實現無人直升機在巡線過程中的主動避障控制。

背景技術

現有技術中，無人直升機的巡線控制采用如圖1所示的典型控制策略：

（1）手動/自主起飛至設定高度，加速爬升到巡航高度；（2）避障巡檢，遇到故障，根據巡線實際情況進行定點懸停、前、后、左、右小位移移動；（3）小速度飛行等；（4）對目標物進行全方位攝錄，攝錄完成后繼續巡線；（5）完成后加速到爬升速度；（6）爬升到預定高度；（7）加速到巡航速度后返航；（8）沿預定航線返航；（9）減速到下滑速度；（10、11）下滑到預定高度自主降落/手動降落；

這種典型的控制策略，其特點為根據預先設定的航線進行巡線作業，可以滿足普通條件下的巡線任務；但是，對于復雜地形或未能提前預知的障礙，在實際的操作過程中，難以及時對于障礙進行預知和規避，很可能導致無人直升機撞擊障礙物而墜毀。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種無人直升機主動避障飛行控制方法，該方法能夠判定障礙物是否真實存在，并采取相應的避障控制策略，從而實現無人直升機在巡線過程中的主動避障控制。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種無人直升機主動避障飛行控制方法，該方法通過采用超寬帶、窄波束的毫米波探測設備，對避障狀態信息進行探測處理，判定障礙物是否真實存在，并采取相應的避障控制策略，具體包括如下步驟：

（1）在巡線過程中，毫米波探測設備周期性的掃描避障系統狀態數據，多個掃描周期內若探測到障礙物的次數超過掃描總次數的一半，則判定障礙物真實存在，并執行步驟（2）；若不超過掃描總次數的一半，則繼續巡線；

（2）判斷障礙物的距離,當障礙物在設定避障范圍內則執行步驟（3）；否則繼續巡線；

（3）飛控系統發送執行避障指令，此時無人直升機減速，并向上爬升；

（4）當無人直升機高度調節到位，再次進行避障檢測，若障礙物仍在設定避障范圍內，飛控系統發送執行避障指令，并執行步驟（5）；否則繼續巡線；

（5）當無人直升機高度調節到位，再次進行避障檢測，當第三次檢測到障礙物且障礙物仍在設定避障范圍內，則判斷該航線設置存在問題，此時無人直升機剎車，待速度降為零后，原地拔高到安全高度，返回至起飛點，重新進入下一航段的飛行；若不再檢測到障礙物或障礙物不在設定避障范圍內，則繼續巡線。

本發明進一步限定的技術方案是：

進一步的，前述的無人直升機主動避障飛行控制方法，步驟（5）中無人直升機返回至起飛點后，其在該航段中的避障次數不影響下一航段的避障計數,即進入下一航段飛行時,避障次數清零。

前述的無人直升機主動避障飛行控制方法，步驟（5）中無人直升機在本航段避障后，拔高到的安全高度，不影響下一航段的巡線目標點高度，也就是,在下一航段中如果沒有障礙物，目標點與本航段中無人直升機避障前的目標點高度一致。

前述的無人直升機主動避障飛行控制方法，步驟（1）中掃描周期為20ms，5個掃描周期內若探測到障礙物的次數達到3次，則判定障礙物真實存在，并執行步驟（2）；若不達到3次，則繼續巡線。

前述的無人直升機主動避障飛行控制方法，步驟（5）中返回至起飛點的飛行速度為15m/s。

附圖說明

圖1為現有技術中的典型巡線類任務控制流程剖面圖；

圖2為本發明所設計的無人直升機主動避障飛行控制方法的流程圖；

圖3為本發明中同一航段內避障次數不大于2次時的控制示意圖；

圖4為本發明中同一航段內避障次數大于2次時的控制示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖2所示，本實施例提供的一種無人直升機主動避障飛行控制方法，該方法通過采用超寬帶、窄波束的毫米波探測設備，對避障狀態信息進行探測處理，判定障礙物是否真實存在，并采取相應的避障控制策略，具體包括如下步驟：

（1）在巡線過程中，毫米波探測設備周期性的掃描避障系統狀態數據，掃描周期為20ms，5個掃描周期內若探測到障礙物的次數達到3次，則判定障礙物真實存在，并執行步驟（2）；若不超過掃描總次數的一半，則繼續巡線；

（2）判斷障礙物的距離,當障礙物在設定避障范圍內則執行步驟（3）；否則繼續巡線；