[發明專利]一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統與方法

有效

• 申請號: 201610358917.8
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN105785393B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 余旭東;楊哲印
• 申請（專利權）人: 四川桑萊特智能電氣設備股份有限公司
• 主分類號: G01S17/93
• 分類號: G01S17/93
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統，其特征在于：包括機載子系統和設置與地面子系統；

所述的機載子系統包括數據采集模塊、第一通訊模塊和避障控制模塊；所述的數據采集模塊用于進行無人機實時數據采集；數據采集模塊的輸出端與第一通訊模塊連接，第一通訊模塊分別與避障控制模塊和地面子系統連接；

所述的地面子系統包括第二通訊模塊和數據處理模塊；第二通訊模塊的一端通過無線網絡與機載子系統的第一通訊模塊連接；第二通訊模塊的另一端與數據處理模塊連接；

所述的數據處理模塊包括三維場景構建單元、數據分析單元和避障命令生成單元；三維場景構建單元用于根據數據采集模塊得到的信息構建虛擬三維場景；數據分析單元用于根據構建的虛擬三維場景進行數據分析；避障命令生成單元用于根據分析結果生成避障命令，并將避障命令通過第二通訊模塊發送給機載子系統，由機載子系統中的避障控制模塊實現避障控制；

所述的數據采集模塊包括激光雷達單元、定位單元、攝像單元和傾角測量單元；所述的定位單元用于實時采集無人機定位信息；激光雷達單元用于實時采集無人機和障礙物的距離信息；攝像單元用于實時采集無人機周圍的場景圖像；傾角測量單元用于實時采集無人機飛行方向與水平面的夾角信息；所述的激光雷達單元包括激光發射器、激光接收器、時間計數器和距離計算子單元；激光發射器對探測激光進行發射、激光接收器用于對障礙物反射的激光接收；時間計數器用于記錄激光發射到激光接收所用的時間；距離計算子單元用于根據時間計數器的計數結果計算無人機與障礙物的實時距離信息。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統，其特征在于：所述的數據采集模塊還包括信息打包單元，用于將數據采集模塊在同一時刻采集到的信息進行打包，通過第二通訊模塊實時發送給地面子系統。

3.一種基于激光雷達的無人機實時成像避障方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.機載子系統采集無人機的實時數據；

S2.機載子系統將采集到的無人機實時數據發送給地面子系統；

S3.地面子系統根據無人機的實時數據構建虛擬三維場景，根據構建的虛擬三維場景進行數據分析，并根據分析結果生成避障命令；

S4.地面子系統將生成的避障命令發送給機載子系統；

S5.機載子系統根據地面子系統的避障命令進行避障控制，實現無人機的避障；

所述的步驟S1包括以下子步驟：

S11.利用激光雷達單元實時采集；

S12.利用定位單元實時采集無人機的定位信息；

S13.利用攝像單元實時采集無人機周圍的場景圖像；

S14.利用傾角測量單元實時采集無人機飛行方向與水平面的夾角信息；

S15.將同一時刻采集到的距離信息、定位信息、場景圖像和夾角信息打包，并實時傳輸給第一通訊模塊,由第一通訊模塊進行信息發送；

所述的步驟S11包括以下子步驟：

S111.激光雷達單元中的激光發射器發射探測激光，時間計數器開始計時；

S112.探測激光遇到障礙物后反射，激光接收器接收到反射激光后，時間計數器停止計時；

S113.統計時間計數器的計時結果，并計算無人機與障礙物之間的距離。

4.根據權利要求3所述的一種基于激光雷達的無人機實時成像避障方法，其特征在于：所述的步驟S3包括以下子步驟：

S31.第二通訊模塊實時與第一通訊模塊進行通訊,接收無人機的實時數據；

S32.數據處理模塊根據無人機的連續采集到的無人機實時數據，構建虛擬三維場景；

S33.數據處理模塊根據構建的虛擬三維場景進行數據分析；

S34.數據處理模塊根據數據分析結果生成避障命令。