[發明專利]一種無人機避障裝置和方法

有效

• 申請號: 201710294617.2
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107229284B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 黃娟;張碧星;閻守國;史慧宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S15/93;G01S15/42
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

1.一種無人機避障裝置，其特征在于，所述裝置包括：超聲陣列探測模塊、信息處理模塊及飛行控制模塊，其中：

所述超聲陣列探測模塊包括發射換能器和接收換能器；

所述發射換能器為一個點聲源，設置于所述避障裝置的頂部中心位置或底部中心位置，用于發射全向輻射聲波；

所述接收換能器設置于所述無人機四周的各個側面上；

所述信息處理模塊用于確定障礙物的位置信息；

所述飛行控制模塊根據所述障礙物的位置信息控制無人機進行避障飛行。

2.根據權利要求1所述的無人機避障裝置，其特征在于，所述接收換能器的數量為16-32個。

3.一種無人機，其特征在于，所述無人機包括如權利要求1所述的無人機避障裝置。

4.一種無人機避障方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

發射換能器經過驅動模塊驅動后，啟動工作并發射超聲信號；其中，所述發射換能器為一個點聲源，所述超聲信號為全向輻射聲波；

接收換能器接收反射的超聲信號；

信息處理模塊接收經所述接收換能器轉換后的電信號并對其進行處理以確定障礙物的位置信息，并將所述障礙物的位置信息傳輸至飛行控制模塊；

所述飛行控制模塊根據所述障礙物的位置信息控制無人機進行避障飛行。

5.根據權利要求4所述的無人機避障方法，其特征在于，所述信息處理模塊對接收到的電信號進行處理以確定障礙物的位置信息包括如下過程：

選取不在同一條直線上的4個接收傳感器A₁、A₂、A₃、A₄，以其中一個A₁接收傳感器接收到反射的信號的時間為基準，分別計算出其他傳感器與之時間差T₁₂、T₁₃、T₁₄，L₁、L₂、L₃、L₄分別為障礙物點M與接收傳感器A₁、A₂、A₃、A₄之間的距離，假設障礙物點M的坐標為(x,y,z)，接收源A₁的坐標為(0,0,0),接收源A₂的坐標為(a,0,0)，接收源A₃的坐標為(0,b,0)，接收源A₄的坐標為(c₁,c₂,0)，計算障礙物的坐標方程如下

解方程得，

其中，

計算得到障礙物相對于A₁的位置后，再根據A₁所在無人機的位置，可以推算出障礙物相對于無人機的位置信息。