[發明專利]一種基于無線紫外光的無人機集群內防碰撞系統及方法

在審

• 申請號: 202010627480.X
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111880556A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 趙太飛;史海泉;崔真;薛蓉莉;蒙春
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

1.一種基于無線紫外光的集群無人機防碰撞系統，其特征在于，包括機載信息處理模塊和機載紫外光信號收發模塊；所述機載紫外光信號收發模塊包括紫外光信號發射機和紫外光信號接收機，所述紫外光信號發射機包括兩種波長的紫外光LED光源和三極管，所述紫外光信號接收機為兩種波長的紫外光電倍增管；所述機載信號處理模塊集成在無人機內部。

2.根據權利要求1所述的一種基于無線紫外光的集群無人機防碰撞系統，其特征在于，所述機載信號處理模塊為微處理器，所述微處理器的型號為STM32f429；所述微處理器內部存儲有無人機優先級以及無人機的兩個預警距離。

3.根據權利要求2所述的一種基于無線紫外光的集群無人機防碰撞系統，其特征在于，所述預警距離分別設置為20m和50m，每架無人機周圍的三維空間被劃分為三個預警等級。

4.根據權利要求1所述的一種基于無線紫外光的集群無人機防碰撞系統，其特征在于，所述紫外光LED光源的波長分別為255nm和280nm。

5.一種基于無線紫外光的集群無人機防碰撞方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，調整機載紫外光信號收發模塊：通過控制紫外LED光源和紫外光電倍增管的發散角，使得懸掛在無人機四個旋翼上的機載紫外光信號收發模塊能夠實現全覆蓋式通信；

通過三極管調整紫外LED光源和紫外光電倍增管的通信距離，使得無人機周圍劃分成三個不同距離的預警區域，分別為安全區域D＞50m，在此區域內無人機之間碰撞概率極低；警示區域20m＜D≤50m，在此區域內無人機之間碰撞概率為中等；危險區域D≤20m，在此區域內無人機碰撞等級為極高；其中D是以無人機質心為球心的球半徑；

步驟2，無人機飛行過程中廣播信號：無人機飛行過程中通過懸掛在無人機四個旋翼上的紫外光信號發射機，全方位發送無人機的飛行狀態信息、無人機的優先級信息、無人機飛行預警信息；

步驟3，無人機飛行過程檢測到預警信號：無人機飛行中通過信號接收機檢測到預警信號進行防碰撞操作。

6.根據權利要求1所述的一種基于無線紫外光的集群無人機防碰撞方法，其特征在于，所述步驟3中，具體按照以下步驟實施：

步驟3.1，無人機飛行過程中檢測到一個預警信號情況下的防碰撞：首先通過信號處理模塊確定該無人機與發出預警信號無人機之間碰撞方向，以及兩架無人機的優先級，優先級較低的無人機降低碰撞方向的飛行速度，優先級較高的無人機則保持飛行狀態，直至無人機收到碰撞信號消失，無人機防碰撞操作成功；

步驟3.2，檢測到多個方向無人機預警信號情況下的防碰撞：首先通過信號處理模塊確定該無人機與發出預警信號的多臺無人機之間的碰撞方向，以及該無人機與其他無人機之間的優先級；具體為：

步驟3.2.1，檢測到某個預警方向上該無人機優先級低于發出預警信號的無人機，該無人機降低預警方向上的飛行速度，發出預警信號的無人機保持該方向上的飛行狀態，直至該無人機接收到的該方向上碰撞信號消失；

步驟3.2.2，檢測到某個預警方向上該無人機優先級高于發出預警信號的無人機，該無人機保持該方向上的飛行狀態，發出預警信號的無人機降低預警方向上的飛行速度，直至無人機接收到的該方向上碰撞信號消失；

步驟3.2.3，重復步驟3.2.1和步驟3.2.2，直至該無人機接收到的所有方向上的碰撞預警信號消失，無人機防碰撞操作成功。