[發(fā)明專(zhuān)利]基于激光與雙目視覺(jué)的無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)探測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510575666.4
• 申請(qǐng)日: 2015-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105138002B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/08
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 李斌;楊曉松

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于激光與雙目視覺(jué)的無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)探測(cè)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括電源管理系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、避障信息處理單元，電源管理系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源輸出，測(cè)距系統(tǒng)通過(guò)航姿傳感單元采集飛行的高度、姿態(tài)角、俯仰角等信息，通過(guò)視覺(jué)單元實(shí)時(shí)采集視覺(jué)信息，通過(guò)避障信息處理單元控制激光單元發(fā)射激光。接口系統(tǒng)用于外接設(shè)備、數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。所述方法是：采集航姿傳感單元和視覺(jué)單元的飛行高度、姿態(tài)角、俯仰角和圖像信息，經(jīng)過(guò)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，然后將所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)接口系統(tǒng)存儲(chǔ)、顯示或者上傳到其他設(shè)備上。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備朝向的精確測(cè)距，最大限度提高測(cè)距的精度和避障的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光與雙目視覺(jué)的無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)探測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，小型無(wú)人機(jī)快速避障是無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題，它有許多不同于陸地智能機(jī)器人避障的特點(diǎn)。小型無(wú)人機(jī)的飛行環(huán)境具有不確定性和復(fù)雜性,需要不斷對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行探測(cè)，避免與障礙物發(fā)生碰撞。小型無(wú)人機(jī)體積小，載重量有限，不能承載重量較大的聲波探測(cè)器，因此需要尋找一種基于激光與雙目視覺(jué)的測(cè)距避障系統(tǒng)及控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于激光與雙目視覺(jué)的無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)探測(cè)系統(tǒng)及方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種基于激光與雙目視覺(jué)的無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)探測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源管理系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、接口系統(tǒng)和避障信息處理單元；所述測(cè)距系統(tǒng)包括航姿傳感單元、視覺(jué)單元和激光單元，所述航姿傳感單元、視覺(jué)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(chǔ)單元和無(wú)線(xiàn)通訊單元；

所述航姿傳感單元用于獲取飛行坐標(biāo)、高度、時(shí)間以及光軸穩(wěn)定平臺(tái)的方位角、俯仰角等信息；

所述視覺(jué)單元用于采集數(shù)字圖像和處理視覺(jué)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(jìn)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。

優(yōu)選的，所述電源管理系統(tǒng)包括電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(cè)單元分別與電管理單元、鋰電池和輸出管理單元連接；

所述電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)鋰電池的電量、溫度實(shí)時(shí)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?yàn)檎麄€(gè)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。

優(yōu)選的，所述航姿傳感單元包括測(cè)距傳感器、GPS計(jì)和慣性導(dǎo)航裝置；

所述測(cè)距傳感器用于提供飛行高度信息；

所述GPS計(jì)用于提供飛行坐標(biāo)和時(shí)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(tái)的方位角與俯仰角航姿信息。

優(yōu)選的，所述視覺(jué)單元包含視覺(jué)感知單元、數(shù)字圖像處理模塊；

所述視覺(jué)感知單元包括兩個(gè)參數(shù)相同的攝像頭，視覺(jué)感知單元的兩個(gè)攝像頭能夠接受控制信令，調(diào)整攝像頭的參數(shù)，并將采集的視覺(jué)信息傳遞到數(shù)字圖像處理模塊；

所述數(shù)字圖像處理模塊用于獲得視覺(jué)感知單元的圖像數(shù)據(jù)，提取出圖像的特征，并將處理結(jié)果傳遞到避障信息處理單元進(jìn)一步處理判斷；

所述激光單元用于在避障信息處理單元控制下發(fā)射激光。

優(yōu)選的，所述激光單元的發(fā)射軸線(xiàn)與視覺(jué)單元兩個(gè)攝像頭的軸線(xiàn)互相平行。