[發明專利]一種無人機控制系統及方法

在審

• 申請號: 201910166263.2
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109709986A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 翟永杰;趙猛;王金娜;楊凱
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S17/93
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明公開了一種無人機控制系統及方法。所述控制系統包括：激光雷達和機載處理器；激光雷達與機載處理器連接；激光雷達設置在無人機上，激光雷達的旋轉軸與無人機的Z軸平行，用于對無人機周圍環境進行360°掃描，得到無人機的周圍環境點云數據；機載處理器設置在無人機內部，用于控制激光雷達旋轉，并依據周圍環境點云數據生成數字三維模型和當前控制指令；還用于將數字三維模型發送至地面基站，依據當前控制指令控制無人機按照當前飛行路線行駛，以實現避障。本發明設置激光雷達采集點云，減少了環境影響，提高了無人機的控制精度，并通過機載處理器實現了無人機的自主避障。

技術領域

本發明涉及信息技術與自動化控制技術領域，特別是涉及一種無人機控制系統及方法。

背景技術

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。由于其無需人員駕駛，所以能執行更危險的任務，無人機技術廣泛的應用在偵查搜索領域。

目前，在無人機控制方面，多數的無人機仍停留在手動控制無人機飛行的階段，對操作人員來說具有較高的技術門檻，同時對設備的安全運行也造成隱患。例如，無法對飛行路線上的障礙物進行探測和規避，因此造成碰撞、墜機，由于目前的無人機成本很高，碰撞或墜機事故會大大增加使用者的成本。因此，研究具有自主避障功能的無人機建模系統具有較大的研究意義。并且，在無人機控制系統中，通常采用基于攝像頭的視覺SLAM獲取無人機的周圍環境數據，該方式受環境影響較大，會影響無人機的控制精度。

發明內容

基于此，有必要提供一種無人機控制系統及方法，以實現自主避障，且提高無人機的控制精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種無人機控制系統，所述控制系統包括：激光雷達和機載處理器；所述激光雷達與所述機載處理器連接；

所述激光雷達設置在所述無人機上，所述激光雷達的旋轉軸與所述無人機的Z軸平行，用于對無人機周圍環境進行360°掃描，得到無人機的周圍環境點云數據；

所述機載處理器設置在所述無人機內部，用于控制所述激光雷達旋轉，并依據所述周圍環境點云數據生成數字三維模型和當前控制指令；還用于將所述數字三維模型發送至地面基站，依據所述當前控制指令控制無人機按照當前飛行路線行駛，以實現避障。

可選的，所述機載處理器包括：

雷達驅動模塊，內置激光雷達驅動程序，用于控制所述激光雷達對無人機周圍環境進行360°掃描，得到無人機的周圍環境點云數據；

模型建立模塊，內置環境建模程序，用于訂閱所述周圍環境點云數據，通過點云匹配算法生成數字三維模型，并將所述數字三維模型無線發送至所述地面基站，以實時顯示；

避障模塊，內置避障程序，用于訂閱所述周圍環境點云數據，并計算預設范圍內障礙物與所述無人機的距離和角度，根據所述距離和角度，確定當前飛行路線；

導航模塊，內置導航程序，用于獲取所述當前飛行路線，并計算所述無人機的當前控制參數；

飛行控制模塊，內置飛行控制程序，用于獲取所述當前控制參數，并產生當前控制指令，從而控制所述無人機按照所述當前飛行路線行駛。

可選的，所述控制系統還包括電源模塊；所述電源模塊通過所述無人機的主板分別與所述機載處理器和所述激光雷達連接。

可選的，所述控制系統還包括降壓模塊；所述降壓模塊分別與所述無人機的主板和所述激光雷達連接，用于使所述電源模塊的額定供電電壓與所述激光雷達的工作電壓匹配。

可選的，所述機載處理器的型號為NVIDIATX1，所述機載處理器采用的操作系統為ROS機器人操作系統。

可選的，所述機載處理器通過RJ45網口與所述激光雷達連接。