[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

本發明公開了一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統與方法，其系統包括機載子系統和設置與地面子系統；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；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；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，另一端與數據處理模塊連接。本發明通過采集無人機的實時數據發送給地面子系統，進而構建虛擬三維場景進行數據分析，根據分析結果生成避障命令再傳輸給機載子系統進行避障控制，實現了無人機的準確避障，保障了無人機的正常巡航工作。

技術領域

本發明涉及一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統與方法。

背景技術

在輸電線路供電過程中，為保證輸電線路的供電穩定和安全，對線路的巡視和檢查非常重要，傳統的巡視一般是通過人力巡視，但隨著電網建設的不斷推進，傳統的輸電線路人力巡視已不能滿足要求，采用無人機巡航方式對輸電線路進行監測，逐漸成為了保障電網安全的重要手段。

但是無人機巡航過程中的有可能會遇到障礙物，在這種情況下，無人機的安全，以及巡航任務的正常完成將會受到很大的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統與方法，通過采集無人機的實時數據發送給地面子系統，進而構建虛擬三維場景進行數據分析，根據分析結果生成避障命令再傳輸給機載子系統進行避障控制，實現了無人機的準確避障，保障了無人機的正常巡航工作。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于激光雷達的無人機實時成像避障系統，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。

進一步地，機載子系統搭載于無人機上，地面子系統設置于地面站中；

第一通訊模塊和第二通訊模塊為同一類通訊模塊，可以是2G、3G或4G通訊模塊。

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。

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。

一種基于激光雷達的無人機實時成像避障方法，包括以下步驟：

S1.機載子系統采集無人機的實時數據；