[實用新型]一種用于固定翼無人機的雙目視覺避障系統

有效

• 申請號: 201720572391.3
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN207182100U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 王謙
• 申請（專利權）人: 埃洛克航空科技（北京）有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京卓唐知識產權代理有限公司11541
• 代理人: 龔潔

技術領域

本實用新型涉及無人機制導及控制技術領域，具體涉及一種用于固定翼無人機的雙目視覺避障系統。

背景技術

目前，公知的無人機避障系統是利用超聲波、紅外、雙目攝像頭等測距裝置探測周圍一定距離內是否存在障礙物，從而在無人機與障礙物之間距離小于某個設定值時令無人機懸停或者垂直上升，從而避免撞上障礙物。但是這種避障系統僅適用于直升機和多旋翼這種可以懸停的飛行器，無法用于固定翼無人機。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種無人機的避障系統，用于使固定翼無人機能夠有效地避開前方障礙物。

為了達到上述目的，本實用新型提供一種用于固定翼無人機的雙目視覺避障系統，包括依次連接的圖像采集設備、指令設備、固定翼無人機飛行控制器，其中，

圖像采集設備包括左、右兩個攝像頭，用于采集視頻信號，并將視頻信號發送至指令設備；

指令子系統，用于根據接收到的視頻信號生成相應的飛行制導指令；

固定翼無人機飛行控制器，用于接收飛行制導指令，根據飛行制導指令控制飛行方向。

進一步，指令子系統包括視覺處理器、制導指令計算器，其中，

視覺處理器，用于接收兩個攝像頭采集的視頻信號，并根據兩個攝像頭的內參數計算與前方障礙物的角度和距離參數；

制導指令計算器，用于根據障礙物的角度和距離參數并利用人工勢場算法計算控制無人機下一步飛行的制導指令，制導指令包括俯仰角或偏航角指令。

進一步，左、右兩個攝像頭的距離為6-12cm。

在上述技術方案中，本實用新型由于采取了人工勢場法計算制導指令，因此，在前方出現障礙物時，無需使無人機懸停，適用于固定翼無人機。此外，與現有懸停后垂直上升的避障方式相比，本實用新型所給出的連續制導指令輸出也可以使無人機避障過程中的飛行軌跡更加平滑。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型所述的用于固定翼無人機的雙目視覺避障系統一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細介紹。

本實用新型提供一種用于固定翼無人機的雙目視覺避障系統，如圖1所示，包括依次連接的圖像采集設備4、指令子系統5、固定翼無人機飛行控制器6。

其中，

圖像采集設備4，包括左、右兩個攝像頭，用于采集視頻信號41，并將視頻信號發送至指令設備；

指令子系統,5，用于根據接收到的視頻信號生成相應的飛行制導指令51；

固定翼無人機飛行控制器6，用于接收飛行制導指令，根據飛行制導指令控制飛行方向。

具體實施時，圖像采集設備以及指令子系統均安裝在固定翼無人機上，且圖像采集設備可選的通過串口線如CAN線與指令子系統連接，指令子系統連接到固定翼無人機飛行控制器上，實現固定翼無人機飛行控制器安裝在固定翼無人機7上，實現了固定翼無人機飛行控制器接收制導指令后控制飛行航向，從而越過障礙物，安全飛行。

進一步，指令子系統包括視覺處理器、制導指令計算器，其中，

視覺處理器，用于接收兩個攝像頭采集的視頻信號，并根據兩個攝像頭的內參數計算與前方障礙物的角度和距離參數；具體實施時，視覺處理器的型號為Nvidia公司的TegraK1。

制導指令計算器，用于根據障礙物的角度和距離參數并利用人工勢場算法計算控制無人機下一步飛行的制導指令，制導指令包括俯仰角或偏航角指令。

人工勢場法是由Khatib提出的一種虛擬力法。指導指令計算器具體實施可選的利用型號為TegraK1的處理器，運行人工勢場法實現計算無人機的指導指令。原理是：將無人機在環境中的運動視為一種機器人在虛擬的人工受力場的運動。障礙物對無人機產生斥力，目標點對無人機產生引力，引力和斥力的合力作為機器人的加速力，來控制機器人的運動方向和計算機器人的位置。在無人機處在障礙物位置時有一極大值，并隨無人機與障礙物距離的增大而單調減小，方向指向遠離障礙物方向。指導指令計算器中運行的人工勢場法可選的利用Matlab進行編輯。具體程序可選的參照如下：

clear clc

Xo＝[0 0]；％起點位置

k＝15；％計算引力需要的增益系數