[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)人機(jī)智能化避障方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011436416.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112506222A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李博;董軍;覃思翔;趙偉;翟洪達(dá);陳睿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司天生橋局
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 廣州三環(huán)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;呂金金

1.一種無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，包括：

根據(jù)預(yù)設(shè)路徑規(guī)劃航線執(zhí)行飛行任務(wù)；

實(shí)時(shí)探測(cè)飛行環(huán)境中所出現(xiàn)的障礙物，并對(duì)探測(cè)到的障礙物進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體辨識(shí)；

若所述障礙物為動(dòng)態(tài)物體，預(yù)測(cè)所述物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)所述物體的運(yùn)動(dòng)軌跡搜索新的避障路徑；

若所述障礙物為靜態(tài)物體，對(duì)所述物體的探測(cè)信息進(jìn)行壓縮編碼，并傳輸至云端系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)所述物體的探測(cè)信息搜索新的避障路徑；

根據(jù)所述新的避障路徑實(shí)時(shí)調(diào)整飛行航線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)探測(cè)飛行環(huán)境中所出現(xiàn)的障礙物，并對(duì)探測(cè)到的障礙物進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體辨識(shí)，具體為：

通過(guò)無(wú)人機(jī)所搭載的紅外線傳感器、激光雷達(dá)傳感器和視覺(jué)傳感器進(jìn)行障礙物探測(cè)；其中，所述紅外線傳感器用于檢測(cè)飛行環(huán)境中是否存在紅外輻射，以判斷障礙物是否存在熱源；所述激光雷達(dá)用于探測(cè)光脈沖的飛行往返時(shí)間，得到障礙物距離；所述視覺(jué)傳感器用于提取視覺(jué)感知信息，并進(jìn)行攝像機(jī)參數(shù)標(biāo)定和環(huán)境建模；

采用互補(bǔ)融合算法對(duì)各傳感器探測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到所述障礙物的探測(cè)信息；結(jié)合所述探測(cè)信息和環(huán)境圖像，辨識(shí)所述障礙物為動(dòng)態(tài)物體還是靜態(tài)物體。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，所述使用視覺(jué)傳感器提取視覺(jué)感知信息，并進(jìn)行攝像機(jī)參數(shù)標(biāo)定和環(huán)境建模，具體為：

提取標(biāo)定板對(duì)應(yīng)角點(diǎn)，根據(jù)所述角點(diǎn)之間的位置關(guān)系進(jìn)行攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定；同時(shí)計(jì)算每個(gè)攝像機(jī)相對(duì)于同一標(biāo)定板的位置，再通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化獲取雙目攝像機(jī)之間的位置關(guān)系，完成攝像機(jī)外參數(shù)標(biāo)定；

對(duì)獲取的圖像進(jìn)行預(yù)處理后，提取所述圖像的特征點(diǎn)信息，采用基于歸一化灰度方法對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行立體匹配；利用攝像機(jī)的投影關(guān)系計(jì)算所述特征點(diǎn)在無(wú)人機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，重建三維環(huán)境；并通過(guò)對(duì)圖像中障礙物進(jìn)行柵格化，重建二維地圖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)所述物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，具體為：

根據(jù)所述物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每一時(shí)刻的位置坐標(biāo)值構(gòu)建卡爾曼濾波模型；

利用所述卡爾曼濾波模型依次預(yù)測(cè)下一時(shí)刻所述物體的位置坐標(biāo)，得到預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡序列。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，還包括：

所述云端系統(tǒng)接收并重構(gòu)物體的探測(cè)信息后，根據(jù)所述探測(cè)信息調(diào)整預(yù)設(shè)的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃航線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，所述根據(jù)所述新的避障路徑實(shí)時(shí)調(diào)整飛行航線，具體為：

根據(jù)障礙物的運(yùn)動(dòng)軌跡或探測(cè)信息，使用最優(yōu)路徑搜索方法和/或局部路徑搜索方法生成新的避障路徑，所述最優(yōu)路徑搜索方法包括A*算法；

根據(jù)所述避障路徑實(shí)時(shí)調(diào)整后續(xù)飛行航線規(guī)劃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)智能化避障方法，其特征在于，所述若所述障礙物為靜態(tài)物體，對(duì)所述物體的探測(cè)信息進(jìn)行壓縮編碼，并傳輸至云端系統(tǒng)，具體為：

利用壓縮感知技術(shù)對(duì)所述物體的探測(cè)信息進(jìn)行壓縮編碼，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或藍(lán)牙將所述探測(cè)信息傳輸至云端系統(tǒng)。

8.一種無(wú)人機(jī)智能化避障裝置，其特征在于，包括：

初始飛行單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)路徑規(guī)劃航線執(zhí)行飛行任務(wù)；

障礙物探測(cè)單元，用于實(shí)時(shí)探測(cè)飛行環(huán)境中所出現(xiàn)的障礙物，并對(duì)探測(cè)到的障礙物進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體辨識(shí)；

避障單元，用于若所述障礙物為動(dòng)態(tài)物體，預(yù)測(cè)所述物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)所述物體的運(yùn)動(dòng)軌跡搜索新的避障路徑；若所述障礙物為靜態(tài)物體，利用壓縮感知方法對(duì)所述物體的探測(cè)信息進(jìn)行壓縮編碼，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸或藍(lán)牙將所述探測(cè)信息傳輸至云端系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)所述物體的探測(cè)信息搜索新的避障路徑；

路徑調(diào)整單元，用于根據(jù)所述新的避障路徑實(shí)時(shí)調(diào)整飛行航線。