无人机自主避障方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机自主避障方法、装置，该避障方法包括：开启装配的多个方向上的距离传感器；接收所述距离传感器发送的距离传感数据；解算所述距离传感数据成距离，当该距离小于预设距离时，改变自身航向为预设航向，以躲避障碍物。此外本发明专利技术还提供一种多功能控制设备用于执行所述避障方法。本发明专利技术提供了一种依据多个距离传感器的距离传感数据生成距离，并通过将该距离与预设距离相比较而生成避障动作的方案，所提出的避障方法可靠、实时、准确，能够有效防止机体损伤，也能够保证飞行过程中不破坏其他物品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空科学
，更具体地，涉及一种无人机自主避障方法、装置。
技术介绍
无人驾驶无人机简称无人机，是利用遥控方法和自备的程序控制装置操纵的不载人的无人机。为了维持机体平衡以及完成工作任务，无人机体上可安装的传感器越来越多，而随着微电子技术的发展，在小型无人机上集成高精度的传感器已经成为现实。目前，无人机能够实现的功能也越来越多，已经广泛应用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。目前无人机飞行避障仍依赖于依靠操作者用遥控设备远程控制，目前所提出的避障策略多是采用激光测距模块实现，一种避障系统包括信息采集模块、姿态识别模块、信息处理模块、姿态调整模块、避障执行模块，其避障方法是用信息采集模块采用激光测距阵列进行多轴无人机前进方向上立体场景的信息采集，然后将采集的信息传输至所述信息处理模块；信息处理模块接收并处理从所述姿态识别模块获取的信息，然后向姿态调整模块发送调整避障系统姿态的指令；姿态识别模块识别多轴无人机的飞行姿态信息，并将识别到的信息传输至所述信息处理模块；姿态调整模块根据所述信息处理模块发送的姿态调整指令对避障系统进行姿态调整，以使多轴无人机避障系统保持关注其飞行方向正前方的水平方向；避障执行模块接收并执行从信息处理模块发出的避障指令。上述方法能够有效地实现前进方向上的避障，但却无法实现全方位的避障，例如在飞行区域比较狭窄时，无人机不止能受到前方障碍物的影响，两侧也会受到碰触到障碍物的威胁，故此方案只适用于宽阔场景下的避障，并不能实现全方位避障。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出了一种无人机自主避障方法，其通过安装在机体上多个方向上的距离传感器实现多个方向上的距离检测，从而实现了不止能够在前进方向上自主避障，而且也实现多个方向的自主避障，从而更全面的保证了机体的安全。第一方面，本专利技术提供了一种无人机自主避障方法，包括如下步骤：开启装配的多个方向上的距离传感器；接收所述距离传感器发送的距离传感数据；解算所述距离传感数据成距离，当该距离小于预设距离时，改变自身航向为预设航向，以躲避障碍物。在本专利技术中，开启多个方向上的距离传感器，并接收距离传感器的距离传感数据，解算所述距离传感器成距离并与预设距离进行比较，从而作为改变自身航向的基准。采用这种方案简单，实时，可靠，能够从多个方向保护无人机体。结合第一方面，在第一方面的第一个实施例中，所述距离传感器包括视觉传感器、激光测距传感器、超声波传感器、雷达传感器中的任意一项。本专利技术中，距离传感器为视觉传感器、激光测距传感器、超声波传感器、雷达传感器中的任意一项，根据实际情景和无人机大小的不同，选用不同的测距传感器。结合第一方面，在第一方面的第二个实施例中，每个方向上的距离传感器均包括多个，且以测量方向轴发散的形式排列成阵列，以获取该方向的多个距离传感数据。在本实施例中，所有的距离传感器均以测量方向轴发散的形式排列成阵列，采用测量方向轴发散式可以扩大检测距离的范围，而增大无人机的保护范围，在条件允许的情况下，安装越多的距离传感器，其测量精度越高，避障越实时。结合第一方面的第二个实施例，解算多个所述距离传感数据成多个距离，取其中最小距离与预设距离进行比较，其比较结果作为改变自身航向为预设航向的依据。在本实施例中，解算距离传感数据成距离，并取其中最小距离作为与
预设距离进行比较，选取最小距离能够最大限度的保护无人机体。结合第一方面的第二个实施例，依据所述多个距离传感数据解算出多个距离，以此模拟出障碍物大小和形状。在本实施例中，在多个距离传感数据解算出的多个距离后，可以根据获取到的距离传感数据模拟出障碍的大小和形状，为后序躲避障碍物提供保障。结合第一方面，在本专利技术的第三个实施例中，每个方向上均装配两个视觉传感器构造出双目视觉系统，利用该双目视觉系统构造观测场景的视差图，以从视差图上分离出障碍物。结合第一方面的第三个实施例，包括如下步骤：利用双目视觉系统构造观测场景的视差图；将视差图上所有像素点的值归一化到0～255范围内；遍历视差图，统计每个视差值出现的次数；当视差在预设范围内的像素点总个数超过预设阈值时则确定为障碍物。在本实施例中，利用双目视觉算法判断障碍物，以在无人机飞行遇到障碍物时及时躲避。结合第一方面，在第一方面的第四个实施例中，解算出装配在本体的测量方向轴垂直向下的距离传感器发送的距离传感数据成距离，以根据该距离计算出飞行高度，并据此调整飞行高度。装配在本体的测量方向垂直向下的距离传感器可以用于检测机体与地面的距离，从而检测出无人机的飞行高度，从而保护无人机。结合第一方面的第四个实施例，所述测量方向轴垂直向下的距离传感器包括多个，均用于测量本体与地面的距离参数，依据多个所述距离参数检测本体的俯仰角和滚转角以确定本体的姿态变化，并据此调整飞行姿态。根据垂直向下的多个距离传感器可以测量出机体的飞行姿态，从而达到飞行平稳的目的。结合第一方面，在第一方面的第五个实施例中，所述预设航向包括多个方向的预设航向，所述预设航向至少包括东、西、南、北、垂直向上、
垂直向下方向。结合第一方面的第五个实施例：当改变自身航向为第一预设航向后，检测到与该预设航向前方的障碍物的距离小于预设距离时，改变自身航向为第二预设航向；当改变自身航向为第二预设航向飞行时，仍检测到与该预设航向前方的障碍物的距离小于预设距离时，改变自身航向为第三预设航向；依次类推，直到检测不到与任意一个方向的障碍物的距离小于预设距离，升高预设高度后保持初始操控方向继续飞行。通过循环检测多个方向的方法，可以在机体不撞到障碍物的情况下，达到绕过障碍物并按照初始操控方向飞行的效果，从而提升用户体验。结合第一方面，在第一方面的第六个实施例中，以中心对称的方式装配多个方向上的距离传感器在本体上，且其装配的对称中心在本体重心线上。将多个距离传感器中心对称安装，可以保证机体重量平衡，从而保证飞行过程中平稳飞行。第二方面，本专利技术提供了一种无人机自主避障装置，包括：采集单元，用于飞行过程中，开启装配的多个方向上的距离传感器；接收单元，用于接收所述距离传感器发送的距离传感数据；判断单元，用于解算所述距离传感数据成距离，当该距离小于预设距离时，改变自身航向为预设航向，以躲避障碍物。结合第二方面，在第二方面的第一个实施例中，所述距离传感器包括视觉传感器、激光测距传感器、超声波传感器、雷达传感器中的任意一项。结合第二方面，在第二方面的第二个实施例中，每个方向上的距离传感器均包括多个，且以测量方向轴发散的形式排列成阵列，以获取该方向的多个距离传感数据。结合第二方面的第二个实施例，解算多个所述距离传感数据成多个距离，取其中最小距离与预设距离进行比较，其比较结果作为改变自身航向为预设航向的依据。结合第二方面的第二个实施例，依据所述多个距离传感数据解算出多
个距离，以此模拟出障碍物大小和形状。结合第二方面，在第二方面的第三个实施例中，每个方向上均装配两个视觉传感器构造出双目视觉系统，利用该双目视觉系统构造观测场景的视差图，以从视差图上分离出障碍物。结合第二方面的第三个实施例，所述判断单元包括：构造模块，用于利用双目视觉系统构造观测场景的视差图；归一模块，用于将视差图上所有像素点的值归一化到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机自主避障方法，其特征在于，包括：开启装配的多个方向上的距离传感器；接收所述距离传感器发送的距离传感数据；解算所述距离传感数据成距离，当该距离小于预设距离时，改变自身航向为预设航向，以躲避障碍物。

【技术特征摘要】
1.一种无人机自主避障方法，其特征在于，包括：开启装配的多个方向上的距离传感器；接收所述距离传感器发送的距离传感数据；解算所述距离传感数据成距离，当该距离小于预设距离时，改变自身航向为预设航向，以躲避障碍物。2.根据权利要求1所述的自主避障方法，其特征在于，包括：所述距离传感器包括视觉传感器、激光测距传感器、超声波传感器、雷达传感器中的任意一项。3.根据权利要求1所述的自主避障方法，其特征在于，包括：每个方向上均装配两个视觉传感器构造出双目视觉系统，利用该双目视觉系统构造观测场景的视差图，以从视差图上分离出障碍物。4.根据权利要求3所述的自主避障方法，其特征在于，还包括：利用双目视觉系统构造观测场景的视差图；将视差图上所有像素点的值归一化到0～255范围内；遍历视差图，统计每个视差值出现的次数；当视差在预设范围内的像素点总个数超过预设阈值时则确定为障碍物。5.一种无人机自主避障装置，其特征在于，包括：采集单元，用于开启装配的多个方向上的距离传感器；接收单元，用于接收所述距离传感器发送的距离传感数据；判断单元，用于解算所述距离传感数据成距离，当该距离小于预设距离时，改变自身航向为预设航向，以躲避障碍物。6.根据权利要求5所述的自主避障装置，其特征在于，包括：所述距离传感器包括视觉传感器、激光测距传感器、超声波传感器、雷达传感器中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任毫亮，
申请(专利权)人：北京奇虎科技有限公司，奇智软件北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11