[發(fā)明專利]一種無人機自動檢測躲避障礙系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010767503.7
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112114590A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 濱州學(xué)院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/04;G01S15/93
• 代理公司: 北京鼎德寶專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11823
• 代理人: 牟炳彥

1.一種無人機自動檢測躲避障礙系統(tǒng)，其特征在于，包括不間斷掃描單元、協(xié)處理模塊、測距單元、鑒別模塊、指令錄入單元、處理器、規(guī)則庫、記錄單元、智能設(shè)備和飛行控制單元；

其中，所述指令錄入單元用于錄入飛行指令，飛行指令為指示無人機飛行的指令，包括飛行方向和飛行速度；所述指令錄入單元用于將飛行指令傳輸?shù)教幚砥鳎鎏幚砥鹘邮盏街噶钿浫雴卧獋鬏數(shù)娘w行指令并將其傳輸?shù)斤w行控制單元，飛行控制單元接收處理器傳輸?shù)娘w行指令并按照飛行指令驅(qū)動無人機飛行；

所述指令錄入單元用于將飛行指令傳輸?shù)絽f(xié)處理模塊；

所述不間斷掃描單元為設(shè)置在無人機機身上的超聲波掃描裝置，用于對無人機飛行前方進(jìn)行不間斷掃描，當(dāng)檢測到前方存在障礙時不間斷掃描單元會向協(xié)處理模塊返回障礙信息，障礙信息包括障礙信號和方向信息，方向信息為障礙物所在的方向；所述協(xié)處理模塊接收不間斷掃描單元傳輸?shù)恼系K信息，所述協(xié)處理模塊用于結(jié)合測距單元、鑒別模塊對障礙信息進(jìn)行障礙分析，障礙分析的具體步驟為：

步驟一：首先獲取到不間斷掃描單元傳輸?shù)恼系K信息；

步驟二：獲取到障礙信息內(nèi)的方向信息，將方向信息傳輸?shù)綔y距單元；

步驟三：利用測距單元測量得到對應(yīng)方向信息到無人機之間的距離，將其標(biāo)記為障礙距離L，對應(yīng)將障礙物標(biāo)記為Z；

步驟四：獲取到無人機的飛行速度，將其標(biāo)記為F；

步驟五：經(jīng)過時間T1后，再次利用測距單元獲取到對應(yīng)障礙與無人機之間的距離，將其標(biāo)記為后障礙距離L2，重新獲取到此時的無人機飛行速度，將其標(biāo)記為F2；

步驟六：測距單元將障礙距離L、后障礙距離L2、時間T1、兩次無人機飛行速度F1和F2借助協(xié)處理模塊，傳輸?shù)借b別模塊；

步驟七：鑒別模塊用于對障礙距離L、后障礙距離L2、時間T1、飛行速度F1和F2進(jìn)行類別分析，產(chǎn)生迫近信號或者非迫近信號；

所述協(xié)處理模塊在產(chǎn)生迫近信號時將迫近信號傳輸?shù)教幚砥?，所述處理器接收到協(xié)處理模塊傳輸?shù)钠冉盘枙r，自動結(jié)合規(guī)則庫內(nèi)的迫近躲避分析規(guī)則，進(jìn)入迫近躲避分析，具體方法為：

S10：當(dāng)接收到迫近信號時，會驅(qū)動飛機控制單元將無人機暫停；

S20：之后以無人機為原點，任意建立三維坐標(biāo)系；

S30：預(yù)測障礙物的運動軌跡，預(yù)測方法為將障礙物視為無動力慣性飛行，連續(xù)每經(jīng)過時間T2獲取一次障礙物坐標(biāo)，根據(jù)其飛行方向，獲取到其飛行軌跡；此處為現(xiàn)有技術(shù)，即為做初速度為指定值的拋物運動；該飛行軌跡為拋物線；

S40：當(dāng)飛行軌跡不與無人機相交時，產(chǎn)生正確信號，否則產(chǎn)生錯誤信號；在此過程中選擇調(diào)整飛行高度，調(diào)整方式如下：

S41：將飛行高度拔高，在此過程中不斷檢測到無人機與障礙物之間的距離，將該距離標(biāo)記為拉隔距離；若拉隔距離增大到X3時，X3為預(yù)設(shè)值；則保持高度不變；否則進(jìn)入步驟S42；

S42：將無人機飛行高度往障礙物飛行反方向飛行，持續(xù)獲取拉隔距離，直到拉隔距離不再減小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自動檢測躲避障礙系統(tǒng)，其特征在于，障礙分析步驟七中的類別分析的具體步驟為：

S1：獲取到障礙距離L、后障礙距離L2、時間T1、飛行速度F1和F2；

S2：將障礙距離L減去后障礙距離L2，得到飛行距離Lc，當(dāng)Lc小于等于0時，產(chǎn)生跟隨信號；

S3：當(dāng)Lc大于0時，則轉(zhuǎn)至步驟S4；

S4：利用公式計算預(yù)期差值Y，具體計算公式為：

Y=T1*（F1+F2）/2-Lc；

S5：當(dāng)Y小于X1時，產(chǎn)生迫近信號，其中X1為預(yù)設(shè)值且其取值小于0；

當(dāng)X1≤Y≤X2時，產(chǎn)生非迫近信號，其中X2為預(yù)設(shè)值且其取值大于X1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自動檢測躲避障礙系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)處理模塊在產(chǎn)生非迫近信號時將迫近信號傳輸?shù)教幚砥鳎鎏幚砥鹘邮盏絽f(xié)處理模塊傳輸?shù)姆瞧冉盘枙r進(jìn)行繞開。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自動檢測躲避障礙系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還用于在產(chǎn)生迫近信號和非迫近信號時，將其融合時間戳形成遇障記錄，所述處理器用于將遇障記錄傳輸?shù)接涗泦卧M(jìn)行存儲。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自動檢測躲避障礙系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還用于在產(chǎn)生迫近信號和非迫近信號時，向智能設(shè)備傳輸“遇到障礙物”字眼。