无人机对空间结构检测方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机对空间结构检测方法、装置，该检测方法包括：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用于计算自身与周围阻碍壁之间距离的距离传感数据；发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据整合出三维空间结构。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检测方法。本发明专利技术提供了一种无人机在飞行状态时检测空间结构的方法，其可以通过自身装配的多个距离传感器检测出与周围阻碍壁的距离，继而根据这些距离数据整合出空间结构。本方法适用于人员不便进入的有毒气体区域和危险区域的检测，保证人身安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空科学
，更具体地，涉及一种无人机对空间结构检测方法、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。目前无人机技术已经广泛应用于二维平面的检测，例如地形检测。一种应用于地形跟踪的装置是利用安装在无人机下方的两个激光测距模块所检测的地形参数发送给无人机控制系统而完成地形检测的，应用这种方法可以调整无人机的飞行姿态，并能对地面场景做出及时的反应，是结构简单、低成本、安全的装置。上述方法能够实现二维平面的检测，但却无法实现三维空间结构检测。上述方案中采用了两个激光测距模块测量地形参数，其检测范围也仅仅限于检测单个平面，对于直立物体或者遮盖物体却无法检测，飞行过程中甚至有撞上墙壁和悬崖等物体的危险，其应用受限于外界环境，可行性不高。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出了一种空间结构检测方法，其能够依据安装在多个方向的距离传感器检测的距离数据模拟出无人机在飞行过程中的所有可能遇到的阻碍壁的形状和大小，不但能够使无人机迅速避开阻碍壁，而且能够检测出空间的结构。本方案综合了多个方向的距离传感器的数据，可以实现三维空间结构的检测。第一方面，本专利技术提供了一种无人机对空间结构的检测方法，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用于计算自身与周围阻碍壁之间距离的距离传感数据；发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据整合出三维空间结构。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，并将距离传感数据发送到控制端，从而整合出三维空间结构，采用本方案能够利用激光测距传感器进行空间结构检测，是一种低成本，简单易于实现的方案。结合第一方面，在第一方面的第一种实施例中，所述距离传感器包括视觉传感器、超声波传感器、激光测距传感器、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。结合第一方面的第一种实施例，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，以根据视差图确定空间结构。结合第一方面的第一种实施例，空间结构的检测方法如下：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；根据单个方向上的视差图确定该单个方向的空间布局；整合多个方向上的空间布局成空间结构，利用如下两幅图像的相位关系拼接：两幅待拼接图像的离散傅里叶变换X(μ,ν)和Y(μ,ν)，其互功率谱为：S(μ，v)＝X(μ，v)Y*(μ，v)归一化可得对应的互功率谱的相位谱：ejQμ,vΔ‾X(μ,v)Y*(μ,v)|X(μ,v)Y*(μ,v)|=ej(QX-QY)]]>QX和QY分别代表两幅待拼接图像的傅里叶变换的相位。应用双目视觉系统可以确定视野范围内的视差图，根据视差图可以单个反向的空间布局特征，采用拼接算法、数据融合算法等可以实现把单个方向的布局结构整合成整体空间结构。结合第一方面，在第一方面的第二种实施例中，发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据计算出自身与周围阻碍壁之间的距离；根据所述自身与周围阻碍壁之间的距离整合出三维空间结构。控制端首先将距离传感数据解算成自身与阻碍壁之间的距离，然后确定再依据自身与阻碍壁之间的距离整合出空间结构来，由于控制端具有较好的处理能力，因为能够整合出更为具体的空间结构。结合第一方面，在第一方面的第三种实施例中，自身装配的多个方向上的距离传感器以中心对称的方式装配在本机上，其装配的对称中心在本机重心线上。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。结合第一方面的第三种实施例，所述距离传感器所装配的方向至少包括垂直向上、垂直向下、东、西、南、北方向。结合第一方面的第三种实施例，单个方向上的距离传感器包括多个，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，单个方向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，而增大无人机的三维空间检测范围，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，检测结果越趋于准确。结合第一方面的第三种实施例：解算单个方向上的多个所述距离传感数据成多个距离；依据多个距离模拟出位于该方向前方的阻碍壁的形状和大小；整合多个方向上的阻碍壁成三维空间结构。在本实施例中，首先将距离传感数据解算成距离，然后模拟出该方向的阻碍壁的形状和大小，最后通过拼接算法等算法将多个方向的阻碍壁合成空间结构。结合第一方面的第三种实施例，所述整合多个方向上的阻碍壁成空间结构的方法包括数据融合算法、拼接算法、随机模拟算法中的任意多项。结合第一方面，在第一方面的第四种实施例中，解算出装配在本机的测量方向轴垂直向上、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，调整飞行高度。在本实施例中，可以通过垂直向上、垂直向上的距离传感器的距离传感数据判断飞行高度，以保证飞行平稳。结合第一方面中的第四种实施例，所述测量方向轴垂直向上、垂直向下的距离传感器包括多个，分别用于测量本机与上阻碍壁、下阻碍壁的距离参数，依据多个所述距离参数检测本机的俯仰角和滚转角以确定本机的姿态变化，并据此调整飞行姿态。根据多个垂直向上、垂直向下方向的距离传感器的距离传感数据可以判断本机的飞行姿态，从而可以用于调整飞行姿态，保证机体平衡。第二方面，本专利技术提供了一种无人机对空间结构的检测装置，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用于计算自身与周围阻碍壁之间距离的距离传感数据；整合单元，用于发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据整合出三维空间结构。结合第二方面，在第二方面的第一种实施例中，所述距离传感器包括视觉传感器、超声波传感器、激光测距传感器、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。结合第二方面的第一种实施例，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，以根据视差图确定空间结构。结合第二方面的第一种实施例，整合单元具体包括如下：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0～255范围内；布局生成模块，用于根据单个方向上的视差图确定该单个方向的空间布局；结构生成模块，用于整合多个方向上的空间布局成空间结构，利用如下两幅图像的相位关系拼接：两幅待拼接图像的离散傅里叶变换X(μ,ν)和Y(μ,ν)，其互功率谱为：S(μ，v)＝X(μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机对空间结构的检测方法，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用于计算自身与周围阻碍壁之间距离的距离传感数据；发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据整合出三维空间结构。

【技术特征摘要】
1.一种无人机对空间结构的检测方法，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用于计算自身与周围阻碍壁之间距离的距离传感数据；发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据整合出三维空间结构。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，包括：所述距离传感器包括视觉传感器、超声波传感器、激光测距传感器、雷达传感器中的任意一项。3.根据权利要求2所述的检测方法，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，以根据视差图确定空间结构。4.根据权利要求3所述的检测方法，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；根据单个方向上的视差图确定该单个方向的空间布局；整合多个方向上的空间布局成空间结构，利用如下两幅图像的相位关系拼接：两幅待拼接图像的离散傅里叶变换X(μ,ν)和Y(μ,ν)，其互功率谱为：S(μ，v)＝X(μ,v)Y*(μ,v)归一化可得对应的互功率谱的相位谱：ejQμ,vΔ‾X(μ,v)Y*(μ,v)|X(μ,v)Y*(μ,v)|=ej(QX-QY)]]>QX和QY分别代表两幅待拼接图像的傅里叶变换的相位。5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，包括：发送所述距离传感数据给控制端，以根据所述距离传感数据计算出自身与周围阻碍壁之间的距离；根据所述自身与周围阻碍壁之间的距离整合出三维空间结构。6.一种无人机对空间结构的检测装置，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用于计算自身与周围阻碍壁之间距离的距...

【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