[發明專利]一種無人機的視覺定位避障系統及其方法

在審

• 申請號: 201710251771.1
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN108733064A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 高揚;閆廷廷
• 申請（專利權）人: 中交遙感載荷（北京）科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 郭云梅

1.一種無人機的視覺定位避障系統，無人機，在無人機上裝載有雙目視覺系統、傳感器模塊及飛行控制系統；

所述雙目視覺系統由兩臺機載攝像機、視覺采集處理單元構成，所述兩臺機載攝像機用于獲取無人機的視覺信息，所述視覺采集處理單元處理視覺數據建立三維飛行環境信息，該視覺采集處理單元由完成圖像的并行算法的現場可編程門陣列FPGA模塊和完成圖像的串行算法以及結果發布的嵌入式處理器ARM模塊構成；

所述傳感器模塊包含慣性測量單元IMU、全球定位系統GPS、磁羅盤及氣壓計；所述飛行控制系統接收來自于雙目視覺系統及傳感器模塊的視覺信息和無人機飛行狀態數據，通過融合處理生成飛行控制指令，用于控制無人機飛行；所述無人機根據飛行控制系統的飛行控制指令進行飛行，實現對障礙物規避飛行功能。

2.根據權利要求1所述的無人機的視覺定位避障系統，其特征在于：所述視覺采集處理單元的具體結構為：所述嵌入式處理器ARM模塊通過AMBA與外部IO單元進行連接，通過AMBA實現對靜態內存單元的控制；現場可編程門陣列FPGA模塊包括標準IO接口與外部設備進行連接，對機載攝像機進行同步控制，通過GigE模塊實現GigE攝像機的視頻采集，通過PCIe接口進行內部數據傳輸；所述嵌入式處理器ARM模塊與現場可編程門陣列FPGA模塊通過AXI接口進行信息交互。

3.根據權利要求1所述的無人機的視覺定位避障系統，其特征在于：所述雙目視覺系統分別與傳感器模塊、飛行控制系統之間采用CAN總線的方式進行通信。

4.根據權利要求1或2所述的無人機的視覺定位避障系統，其特征在于：所述系統還包括遙控器和地面站，所述遙控器、地面站與飛行控制系統及無人機之間以無線鏈路的方式進行通信。

5.一種無人機的視覺定位避障方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、雙目視覺系統獲取無人機飛行環境的視覺信息，并經處理得到障礙物信息；

步驟2、傳感器模塊獲取無人機的狀態信息；

步驟3、飛行控制系統接收障礙物信息和無人機狀態信息，建立飛行路徑，生成飛行控制指令并向無人機發送；

步驟4、無人機根據飛行控制系統的飛行控制指令規避障礙物飛行。

6.根據權利要求5所述的無人機的視覺定位避障方法，其特征在于：所述步驟1雙目視覺系統獲取無人機飛行環境的視覺信息的具體方法為：現場可編程門陣列FPGA模塊通過控制同步觸發單元產生同步信號，控制機載攝像機同步采集圖像，并將圖像傳輸給嵌入式處理器ARM模塊，利用時間戳標識圖像，用于后續處理分析。

7.根據權利要求5所述的無人機的視覺定位避障方法，其特征在于：所述步驟3飛行控制系統接收障礙物信息和無人機狀態信息，建立飛行路徑的方法為：飛行控制系統根據障礙物信息判斷無人機的原飛行路徑上是否存在障礙物；進而根據障礙物信息和無人機狀態信息生成新的飛行路徑；根據傳感器模塊的數據和新的飛行路徑生成飛行控制指令。