[發明專利]一種無人機的雙目－超聲波融合避障控制方法

在審

• 申請號: 201611076184.5
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106598065A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王志勝;張巖輝;解曉青
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無人機技術領域，特別涉及了一種無人機雙目-超聲波融合避障控制系統。

背景技術

近年來，隨著國內外無人機開源社區的不斷發展及無人機資本市場的大力推動，全球范圍內催生了一大批無人機廠商的誕生。各類無人機廣泛用于地質偵察、森林防火、資源勘測、影視航拍、電力巡線、大型集群表演、3D建模等場景，與此同時，無人機的使用群體由專業航模愛好者擴展到普通業余愛好者，這使得消費群體對無人機飛行平臺的要求也在不斷提高。逐漸從穩定飛行到復雜地形下的智能飛行轉變。以此來自動處理在使用無人機的過程中會出現一系列的安全問題，如無人機與航路上障礙物相碰撞而導致的無人機平臺及機載設備的損毀以及對公共生命財產安全的威脅。

然而，雖然當前市場上的已有成熟開源飛行控制系統如APM，Pixhawk的大力普及，但真正工程實現所需專業技術門檻過高，普通無人機愛好者很難進行二次開發和使用，即使有專業研發團隊進行技術支持后可以實現避障，但隨著軟件升級的需要而進行代碼維護的成本較高，很難推廣使用。同時，大多數商業飛控都不開源，不支持通過修改源碼以及外加傳感器來實現避障功能，即使個別廠家如DJI開發出支持二次開發的Guidance視覺避障系統，依然存在代價昂貴，調試復雜，控制接口少的問題。因此，對于大部分普通無人機愛好者來說，急需一套成本低廉、調試簡單、控制精準且能在不同飛行平臺進行通用化的無人機立體視覺避障功能的模塊。

本發明提供一套簡單可行的無人機多傳感融合避障系統，安裝和使用都無需更改現有飛行控制系統架構和參數，可以有效避免繁雜的避障系統與各類飛行控制系統產品的適配，同時實現無人機與障礙物的碰撞檢測與實時規避，具有較高的普遍性，適合推廣安裝在各類無人機上。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供一種無人機雙目-超聲波融合避障控制方法，實現無人機實時動態監測周圍障礙物信息并自主實現躲避。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：本發明提供一種通用的無人機避障模塊，安裝在遙控接收機與無人機的飛行控制系統中間，通過雙目立體視覺測距傳感系統實時探測并判斷無人機前進方向上是否存在障礙物：如果未探測到障礙物或探測到的障礙物較遠不對飛行安全構成威脅，避障模塊會將解碼后的遙控信號直接傳送給無人機飛控，這時無人機直接由地面站人員指令操控或遙控操縱。如果在前進方向探測到的障礙物較近并判斷已經對飛行安全構成威脅，避障模塊會自動切斷遙控器接收機與飛行控制系統之間的通路，改由遙控接收機信號疊加視覺傳感系統的避障指令信號，經機載融合處理器處理后輸出至無人機飛行控制系統，同時避障模塊會自動根據當前無人機與障礙物相對距離進行避障決策，然后下發規劃后的飛行模式指令至飛行控制系統完成避障。當完成避障并判斷前進方向不存在撞機危險后，避障模塊重新交還遙控器控制權，將無人機遙控信號與飛行控制系統之間的控制通路直接相連，航路恢復。

采用上述技術方案帶來的有益效果：

(1)本發明設計了一種無人機通用視覺-超聲波傳感器融合感知避障系統，遙控信號接收機、機載雙目-超聲波融合測距系統分別于融合避障控制器相連，然后將障礙物警告信息和控制信號直接接入系統避障反饋回路，實現模擬人眼在回路的閉環位置控制，最后實現多旋翼無人機在任意室外場景的自動感知與規避；

(2)本發明結構簡單，制造加工成本低，適于推廣應用于多種類型的多旋翼無人機平臺使用。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構圖。

圖2是本發明的無人機避障過程流程圖。

圖3是本發明的立體示意圖。

標號說明：1、動力系統；2、超聲波雷達；3、雙目攝像模組；4、避障融合控制處理器；5、機載圖像處理器；6、機載飛控；7、遙控接收機；

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

如圖1，一種無人機雙目-超聲波融合避障控制方法，本發明特征是，由雙目立體攝像模組，超聲波雷達傳感器、機載圖像處理器、融合避障控制器組成；其連接結構為：雙目立體攝像模組連接機載圖像處理器，超聲波雷達傳感器、機載圖像處理器、遙控器接收機分別連接融合避障控制器，融合避障控制器還與機載飛控相連；

其工作步驟為：(如圖2)