[發(fā)明專利]基于激光與雙目視覺的無人機避險探測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510575666.4
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105138002B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳學(xué)軍;凌康杰;蘭玉彬;劉永鑫;蔡坤;王健;張春華;閆荷花;張匯慧;李繼宇;胡潔
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 李斌;楊曉松

1.一種基于激光與雙目視覺的無人機避險探測方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于基于激光與雙目視覺的無人機避險探測系統(tǒng)，該方法包括下述步驟：

(1)裝置啟動前，電源狀態(tài)監(jiān)測單元檢測鋰電池的電壓，若電壓過低則發(fā)出裝置失效預(yù)警，停止啟動；

(2)初始化系統(tǒng)設(shè)置，初始化航姿傳感單元、視覺單元和激光單元，讀取GPS計狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)存儲單元數(shù)據(jù)，獲得當前位置坐標和時間；

(3)裝置啟動時，系統(tǒng)進行標定，避障信息處理單元采集測量視覺單元的視覺信息和激光單元的發(fā)射信息，根據(jù)數(shù)字圖像處理模塊后的信息對前方障礙物距離進行修正；

(4)基于(3)避障信息處理單元采集激光單元的激光發(fā)射信息、視覺單元的視覺信息、航姿傳感單元的飛行高度、姿態(tài)角和俯仰角信息；

(5)基于(3)避障信息處理單元根據(jù)采集的視覺信息計算出前方障礙物的最小距離，與采集到的激光發(fā)射信息進行數(shù)據(jù)融合，得到前方障礙物測的距離；

(6)基于(3)避障信息處理單元根據(jù)采集到的視覺信息，檢測是否有障礙物，并計算出障礙物的距離信息；

(7)重復(fù)(4)(5)(6)步驟，多次采集，最大限度計算出障礙物的距離信息；

(8)避障信息處理單元將處理后的飛行坐標、飛行時間、姿態(tài)角和障礙物距離數(shù)據(jù)上傳至接口系統(tǒng)；

(9)基于(8)接口系統(tǒng)將避障信息處理單元處理后的飛行坐標、飛行時間、姿態(tài)角和障礙物距離信息存儲在數(shù)據(jù)存儲單元；

(10)基于(8)接口系統(tǒng)將處理后的飛行坐標、飛行時間、姿態(tài)角、障礙物距離等數(shù)據(jù)根據(jù)接入設(shè)備的不同通信方式，以相應(yīng)的通信方式，上傳到接入設(shè)備用于顯示，如果系統(tǒng)掛載在云臺，可以將信息上傳到云臺控制端，用于對云臺的控制；

(11)基于(8)接口系統(tǒng)將處理后的數(shù)據(jù)根據(jù)接入無線通信設(shè)備的不同通信方式，以相應(yīng)的通信方式，將飛行坐標、飛行時間、姿態(tài)角、障礙物距離信息傳到無線通信設(shè)備；

(12)當距離前方障礙物的距離低于設(shè)定值時，裝置會發(fā)出危險警報。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光與雙目視覺的無人機避險探測方法，其特征在于，所述步驟(5)中，數(shù)據(jù)融合采用擴展卡爾曼濾波方法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光與雙目視覺的無人機避險探測方法，其特征在于，該基于激光與雙目視覺的無人機避險探測系統(tǒng)包括電源管理系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、接口系統(tǒng)和避障信息處理單元；所述測距系統(tǒng)包括航姿傳感單元、視覺單元和激光單元，所述航姿傳感單元、視覺單元、激光單元均與避障信息處理單元連接；所述接口系統(tǒng)包括設(shè)備接口單元、數(shù)據(jù)存儲單元和無線通訊單元；

所述航姿傳感單元用于獲取飛行坐標、高度、時間以及光軸穩(wěn)定平臺的方位角、俯仰角信息；

所述視覺單元用于采集數(shù)字圖像和處理視覺信息；

所述激光單元用于控制和發(fā)射激光；

所述避障信息處理單元用于處理已采集的數(shù)據(jù)和進行數(shù)據(jù)融合得出前方障礙物的距離和系統(tǒng)狀態(tài)信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于激光與雙目視覺的無人機避險探測方法，其特征在于，所述電源管理系統(tǒng)包括電源狀態(tài)監(jiān)測單元、輸出管理單元、充電管理單元和鋰電池；所述充電管理單元、鋰電池和輸出管理單元順序連接，所述電源狀態(tài)監(jiān)測單元分別與充電管理單元、鋰電池和輸出管理單元連接；

所述電源狀態(tài)監(jiān)測單元檢測鋰電池的電量、溫度實時信息并反饋于輸出管理單元和充電管理單元，并用于控制鋰電池狀態(tài)；

所述輸出管理單元能夠為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源供給；

所述充電管理單元用于鋰電池的充電，能夠提供穩(wěn)定的充電保障，提高鋰電池的使用壽命。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于激光與雙目視覺的無人機避險探測方法，其特征在于，所述航姿傳感單元包括測距傳感器、GPS計和慣性導(dǎo)航裝置；

所述測距傳感器用于提供飛行高度信息；

所述GPS計用于提供飛行坐標和時間；

所述慣性導(dǎo)航裝置用于提供姿態(tài)角、光軸穩(wěn)定平臺的方位角與俯仰角航姿信息。