[發(fā)明專利]一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910166263.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109709986A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟永杰;趙猛;王金娜;楊凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10;G01S17/93
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

1.一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：激光雷達(dá)和機(jī)載處理器；所述激光雷達(dá)與所述機(jī)載處理器連接；

所述激光雷達(dá)設(shè)置在所述無(wú)人機(jī)上，所述激光雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸與所述無(wú)人機(jī)的Z軸平行，用于對(duì)無(wú)人機(jī)周?chē)h(huán)境進(jìn)行360°掃描，得到無(wú)人機(jī)的周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

所述機(jī)載處理器設(shè)置在所述無(wú)人機(jī)內(nèi)部，用于控制所述激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)，并依據(jù)所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成數(shù)字三維模型和當(dāng)前控制指令；還用于將所述數(shù)字三維模型發(fā)送至地面基站，依據(jù)所述當(dāng)前控制指令控制無(wú)人機(jī)按照當(dāng)前飛行路線行駛，以實(shí)現(xiàn)避障。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)載處理器包括：

雷達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，內(nèi)置激光雷達(dá)驅(qū)動(dòng)程序，用于控制所述激光雷達(dá)對(duì)無(wú)人機(jī)周?chē)h(huán)境進(jìn)行360°掃描，得到無(wú)人機(jī)的周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

模型建立模塊，內(nèi)置環(huán)境建模程序，用于訂閱所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)點(diǎn)云匹配算法生成數(shù)字三維模型，并將所述數(shù)字三維模型無(wú)線發(fā)送至所述地面基站，以實(shí)時(shí)顯示；

避障模塊，內(nèi)置避障程序，用于訂閱所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并計(jì)算預(yù)設(shè)范圍內(nèi)障礙物與所述無(wú)人機(jī)的距離和角度，根據(jù)所述距離和角度，確定當(dāng)前飛行路線；

導(dǎo)航模塊，內(nèi)置導(dǎo)航程序，用于獲取所述當(dāng)前飛行路線，并計(jì)算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前控制參數(shù)；

飛行控制模塊，內(nèi)置飛行控制程序，用于獲取所述當(dāng)前控制參數(shù)，并產(chǎn)生當(dāng)前控制指令，從而控制所述無(wú)人機(jī)按照所述當(dāng)前飛行路線行駛。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括電源模塊；所述電源模塊通過(guò)所述無(wú)人機(jī)的主板分別與所述機(jī)載處理器和所述激光雷達(dá)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括降壓模塊；所述降壓模塊分別與所述無(wú)人機(jī)的主板和所述激光雷達(dá)連接，用于使所述電源模塊的額定供電電壓與所述激光雷達(dá)的工作電壓匹配。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)載處理器的型號(hào)為NVIDIATX1，所述機(jī)載處理器采用的操作系統(tǒng)為ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)載處理器通過(guò)RJ45網(wǎng)口與所述激光雷達(dá)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述避障模塊采用的避障策略為勢(shì)場(chǎng)法。

8.一種無(wú)人機(jī)控制方法，其特征在于，所述控制方法應(yīng)用于如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，所述控制方法包括：

內(nèi)置的激光雷達(dá)驅(qū)動(dòng)程序控制激光雷達(dá)對(duì)無(wú)人機(jī)周?chē)h(huán)境進(jìn)行360°掃描，得到無(wú)人機(jī)的周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

獲取所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

采用信息發(fā)布機(jī)制廣播所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

內(nèi)置的環(huán)境建模程序訂閱所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)點(diǎn)云匹配算法生成數(shù)字三維模型，并將所述數(shù)字三維模型無(wú)線發(fā)送至地面基站，以實(shí)時(shí)顯示；

內(nèi)置的避障程序訂閱所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并計(jì)算預(yù)設(shè)范圍內(nèi)障礙物與所述無(wú)人機(jī)的距離和角度，根據(jù)所述距離和角度，確定當(dāng)前飛行路線；

內(nèi)置的導(dǎo)航程序獲取所述當(dāng)前飛行路線，并計(jì)算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前控制參數(shù)；

內(nèi)置的飛行控制程序獲取所述當(dāng)前控制參數(shù)，并產(chǎn)生當(dāng)前控制指令，從而控制所述無(wú)人機(jī)按照所述當(dāng)前飛行路線行駛，以實(shí)現(xiàn)避障。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無(wú)人機(jī)控制方法，其特征在于，所述內(nèi)置的避障程序訂閱所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并計(jì)算預(yù)設(shè)范圍內(nèi)障礙物與所述無(wú)人機(jī)的距離和角度，根據(jù)所述距離和角度，確定當(dāng)前飛行路線，具體包括：

內(nèi)置的避障程序訂閱所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

依據(jù)所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，計(jì)算預(yù)設(shè)范圍內(nèi)障礙物與所述無(wú)人機(jī)的距離和角度；

判斷所述距離是否小于預(yù)設(shè)距離；

若是，則依據(jù)所述距離和所述角度改變既定路線，并將改變后的路線確定為當(dāng)前飛行路線；

若否，則將所述既定路線確定為當(dāng)前飛行路線。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無(wú)人機(jī)控制方法，其特征在于，在所述獲取所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)之后，所述采用信息發(fā)布機(jī)制廣播所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)之前，還包括：

對(duì)所述周?chē)h(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。