[發明專利]基于OODA環多傳感器信息融合的災后救援旋翼無人機避障系統

有效

• 申請號: 201610726244.7
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107783545B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 田雨農;王鑫照
• 申請（專利權）人: 大連樓蘭科技股份有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01D21/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

基于OODA環多傳感器信息融合的災后救援旋翼無人機避障系統，包括：數據融合層，特征層、決策層和檢測裝置；所述檢測裝置，包括：雷達高度傳感器，測量無人機對地面的垂直距離；GPS/北斗定位傳感器，進行實時定位，以實現無人機的定點懸停并且可以實現無人機高度的測量以及無人機相對速度的測量；AHRS模塊，采集無人機的飛行姿態與航行信息；毫米波雷達傳感器，用于實現障礙物到無人機的遠距離測量和相對速度的測量；超聲波雷達傳感器，用于實現障礙物到無人機的近距離測量；雙目視覺傳感器，測量障礙物的大小以及形狀；本申請根據多個傳感器所獲得的多種信息，可以對環境或是障礙物特征做出更加全面以及正確的認識。

技術領域

本發明屬于無人機避障技術領域，尤其涉及一種災后救援旋翼無人機避障系統及方法。

背景技術

近年來無人機技術已快速成為國內外研究開發的一個新熱點，而且由于無人機具有高機動性、操作靈活、成本低、影像實時傳輸以及高分辨率等特點，使得無人機被應用到了社會各個領域，如災害救援、電力巡檢、林業防火、農業噴灑、植被保護、航拍攝影等。

在災后救援現場，由于傳統手段存在很多的局限性，無人機技術得到了逐漸發展。災后救援無人機主要是在災害事件發生后，對于環境惡劣、無法及時了解現場狀況以及救援緊急的情況下，可以以最快、最便捷的手段，從空中觀察干預救援現場。無人機通過高清攝像頭將災后現場的情況進行拍攝以及錄制，然后將采集到的實時現場航拍數據回傳。將無人機應用到災后救援，不僅可以避免飛行人員的人身安全，還可以為救援人員在第一時間查看到災害現場情況，安排災后救治等工作。

由于災后現場環境復雜未知，對于無人機在實現災后拍攝以及錄制中，可能會導致無人機發生碰撞等情況，造成無人機損壞，耽誤現場救災情況的快速了解，因此就需要在進行災后救援過程中，保證無人機的飛行安全。

發明內容

本發明針對無人機在災后救援過程中，復雜環境無法進行及時避障而導致損壞等情況，提出了一種基于OODA環多傳感器信息融合的災后救援旋翼無人機避障系統，可以實時防止無人機發生碰撞，從而保證無人機自身的安全性。

本發明提供了一種基于OODA環多傳感器信息融合的災后救援旋翼無人機避障系統，包括：數據融合層，特征層、決策層和檢測裝置；

所述檢測裝置，包括：

雷達高度傳感器，測量無人機對地面的垂直距離；

GPS/北斗定位傳感器，進行實時定位，以實現無人機的定點懸停，并且可以實現無人機高度的測量以及無人機相對速度的測量；

AHRS模塊，采集無人機的飛行姿態與航行信息；

毫米波雷達傳感器，用于實現障礙物到無人機的遠距離測量和相對速度的測量；

超聲波雷達傳感器，用于實現障礙物到無人機的近距離測量；

雙目視覺傳感器，測量障礙物的大小以及形狀；

主控制器，通過對各個傳感器獲得的數據進行分析，控制無人機完成避障動作；

所述主控制器分別與雷達高度傳感器、GPS/北斗定位傳感器、AHRS模塊、毫米波雷達傳感器、超聲波雷達傳感器和雙目視覺傳感器相連。

進一步的，所述毫米波雷達傳感器、超聲波雷達傳感器、雙目視覺傳感器均為四個，分別安裝在無人機的前、后、左、右四個面。

進一步的，毫米波雷達傳感器，包括：

天線模塊，向各個方向空間區域發射信號，并接收空間區域內的障礙物散射回波信號；

射頻前端模塊，實現信號的發射與接收處理；

基帶處理模塊，將前方目標障礙物的相對距離、相對速度以及方位角進行解析，發送給主控制器。