无人机避障方法及无人机技术

一种无人机避障方法及无人机。该方法包括：根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹；根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理。本发明专利技术解决了障碍物误判的问题。

UAV obstacle avoidance method and UAV

A kind of UAV obstacle avoidance method and UAV. The method includes: determining the flight path of the obstacle relative to the UAV according to the measured data of the radar output; and avoiding the obstacle according to the flight path. The invention solves the problem of misjudgment of obstacles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无人机避障方法及无人机
本专利技术涉及飞行
，尤其涉及一种无人机避障方法及无人机。
技术介绍
通常，无人机在作业的过程中，飞行走廊上的山丘、树木等自然物体及电力线、电线杆、建筑物等都会对无人机的安全飞行带来极大隐患。现有技术中，主要采用超声波、双目视觉、激光等光学镜头对外部环境进行感知，来实现无人机的避障。但是，光学镜头对光照、气候条件等外部条件比较敏感，而雷达具有对外部条件不太明感，即使在雨、雾、尘等恶劣气候下雷达仍然有效以及全天候性等特点，因此也可以使用雷达进行障碍物感知，根据雷达感知到的障碍物，实现无人机的避障。但是，现有技术中，在使用雷达进行障碍物感知的无人机作业的过程中，存在障碍物误判的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种无人机避障方法及无人机，用于解决现有技术中在使用雷达进行障碍物感知的无人机作业的过程中，存在的障碍物误判的问题。第一方面，本专利技术提供一种无人机避障方法，包括：根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹；根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理。第二方面，本专利技术提供一种无人机，其包括机架，设置于所述机架的控制器，所述农业无人机还包括：安装于所述机架上或所述机架的负载上的雷达；所述雷达，用于获取量测数据；所述控制器，与所述雷达通信连接，用于根据所述雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹，并根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理。本专利技术提供的无人机避障方法及无人机，通过根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹，根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理，使得即使雷达基于杂波输出了量测数据，但是由于杂波并不存在对应的障碍物，因此根据雷达基于杂波输出的量测数据，并不能确定出障碍物相对无人机的飞行航迹，从而在根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理时，避免了根据雷达基于杂波输出了量测数据进行障碍物避障，解决了障碍物误判的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术无人机避障方法实施例一的流程图图2为本专利技术雷达的结构示意图；图3为本专利技术无人机避障方法实施例二的流程图；图4为本专利技术回波与第一关联波门的关系示意图；图5为本专利技术雷达、障碍物以及笛卡尔坐标系的关系示意图；图6为本专利技术无人机避障方法实施例三的流程图；图7为本专利技术生成候选航迹的示意图；图8为本专利技术无人机避障方法实施例四的流程图；图9为本专利技术确定满足预设条件的量测数据的示意图；图10为本专利技术无人机的结构示意图；图11为本专利技术无人机的实体结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术应用于无人机，所述无人机上安装有雷达，所述雷达可以对障碍物进行探测，输出基于对障碍物的探测所获得的量测数据。其中，所述量测数据可能是雷达在探测到障碍物后输出的量测数据，或者，也可能雷达检测到杂波，例如地杂波等，而并非探测到障碍物所输出的量测数据。本专利技术，用于解决现有技术中，在使用雷达进行障碍物感知的无人机作业的过程中，存在障碍物误判的问题。图1为本专利技术无人机避障方法实施例一的流程图，本实施例的执行主体可以为所述无人机的控制器。如图1所示，本实施例的方法可以包括：步骤101、根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹。本步骤中，所述量测数据具体可以包括障碍物的速度、距离、方位角中的一个或多个。可选的，根据雷达的天线进行划分，所述雷达具体可以指其天线为定向天线的雷达，或者也可以是指其天线为旋转天线的雷达。若所述雷达具体指其天线为定向天线的雷达，则所述雷达的个数可以为多个，该多个雷达分别用于探测所述无人机不同方位的障碍物。例如6个雷达，分别朝向所述无人机的正前方、前下方、正下方、正后方、后下方、正上方发射雷达波。若所述雷达具体指其天线为旋转天线的雷达，则所述雷达可以连续转动，本实施例的方法还可以包括：控制所述雷达连续转动，获取所述雷达在连续转动时的量测数据。可选的，在所述雷达连续转动时，所述雷达至少朝向所述无人机的正前方、前下方、正下方、正后方、后下方、正上方发射雷达波。进一步可选的，所述雷达的转轴方向可以平行于所述无人机的俯仰轴。需要说明的是，对于所述雷达在所述无人机上安装的位置，可以根据需求灵活设计，本专利技术对此并不作限定。所述雷达波的发射方向，可以根据需求灵活设计，本专利技术对此并不作限定。可选的，按照所述雷达的探测原理进行划分，所述雷达可以为连续波雷达或者脉冲雷达。如图2所示，以所述雷达为调频连续波(FMCW，FrequencyModulatedContinuousWave)雷达为例，其主要包括信号处理模块和射频前端。其中，信号处理模块包括控制器(例如，数字信号处理(DSP，DigitalSignalProcess)芯片等)，信号处理模块主要用于产生调制信号，并根据A/D采集的差频信号确定距离。信号处理模块还可以包括例如闪存(FLASH)、随机存取存储器(RAM，Random-AccessMemory)、只读存储器(ROM，read-onlymemory)等用于存储数据的存储器。射频前端采用一发双收，即包括一个发射通路和两个接收通路。对于发射通路，通过压控振荡器(VCO，VoltageControlledOscillator)对信号处理模块产生的调制波形进行调压以产生线性调频信号(线性调频信号的发射频率可以在24GHz)，并在对线性调频信号通过功率放大器(PA，PowerAmplifier)进行放大后，通过发射天线TX发出(这里，发射天线TX发出的即为雷达波)。发射天线发出的雷达波经目标反射后的回波被接收通路通过接收天线RX1和RX2接收，对接收到的信号通过低噪声放大器(LNA，LowNoiseAmplifier)进行低噪声放大，并对进行低噪声放大后的信号进行混频(其中，混频具体是将雷达波对应的信号与回波对应的信号进行混频)来得到差频信号。进一步的，该差频信号经过A/D采集进入信号处理模块后，由信号处理模块根据该差频信号确定上述量测数据。其中，上述接收通路和发射通路还分别可以包括功率分配器(简称功分)。上述接收天线和发射天线具体可以采用微带天线。需要说明是，对于运动状态为运动的障碍物或者运动状态为静止的障碍物，以飞行的无人机为参考，相对于无人机均存在飞行航迹。因此，即使雷达基于杂波输出了量测数据，但是由于杂波并不存在对应的障碍物，因此根据雷达基于地杂波输出的量测数据，并不能确定出障碍物相对无人机的飞行航迹。需要说明的是，对于确定障碍物相对无人机的飞行航迹的具体实现方式，本专利技术并不作限定。例如，当雷达两次探测输出的两个测量数据之间的关系满足预设关系时，可以这两个测量数据分别作为航点，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机避障方法，其特征在于，包括：根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹；根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无人机避障方法，其特征在于，包括：根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹；根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据雷达输出的量测数据，确定障碍物相对于无人机的飞行航迹，包括：根据之前时刻所述障碍物相对于所述无人机的飞行航迹，确定所述障碍物当前时刻的第一预测航点；根据所述第一预测航点，确定第一关联波门；若当前时刻所述雷达的回波落入所述第一关联波门内，则根据所述回波对应的量测数据确定所述飞行航迹的当前航点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当落入所述第一关联波门内的回波的个数为一个时，所述根据所述回波对应的量测数据确定所述障碍物的当前航点，包括：将所述回波对应的量测数据作为所述飞行航迹的当前航点。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当落入所述关联波门内的回波的个数为多个时，所述根据所述回波对应的量测数据确定所述障碍物的当前航点，包括：在多个回波中选择一个回波，并将所选择的回波对应的量测数据作为所述飞行航迹的当前航点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在多个回波中选择一个回波，包括：基于最近邻法，在多个回波中选择一个回波。6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若当前时刻所述雷达的回波未落入所述第一关联波门内，则判断所述回波是否落入第二关联波门内；所述第二关联波门为根据第二预测航点确定的关联波门，所述第二预测航点为根据候选航迹确定的预测航点；若所述回波落入所述第二关联波门内，则根据所述回波对应的量测数据确定所述候选航迹的当前航点；若所述回波未落入所述第二关联波门内，则根据所述回波对应的量测数据生成候选航迹。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波对应的量测数据生成候选航迹，包括：当雷达连续M个时刻分别输出的各第一量测数据中，第二量测数据的个数大于或等于K个时，确定生成所述候选航迹；所述第二量测数据包括第一量测数据与所述第一量测数据前一时刻的量测数据之间的差异程度小于或等于预设差异程度的第一量测数据，所述候选航迹包括根据各第一量测数据确定的航点信息，M为大于或等于2的正整数，K为小于或等于M的正整数。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述当前航点与所述第一预测航点之间的差异程度，对所述飞行航迹的航迹质量进行更新；根据所述当前航点与所述第二预测航点之间的差异程度，对所述候选航迹的航迹质量进行更新；其中，差异程度越小，航迹质量越好；差异程度越大，航迹质量越差。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述航迹质量对候选航迹和飞行航迹进行管理。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述航迹质量对候选航迹和飞行航迹进行管理，包括：当所述飞行航迹的航迹质量小于或等于第一预设航迹质量时，将所述飞行航机作为候选航迹；当所述候选航迹的航迹质量大于或等于第二预设航迹质量时，将所述候选航迹作为飞行航迹。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述航迹质量对候选航迹和飞行航迹进行管理，还包括：当所述候选航迹的航迹质量小于或等于第三预设航迹质量时，将所述候选航迹删除，所述第三预设航迹质量小于所述第一预设航迹质量。12.根据权利要求2-11任一项所述的方法，其特征在于，所述根据之前时刻所述障碍物相对于所述无人机的飞行航迹，确定所述障碍物当前时刻的第一预测航点，包括：根据之前时刻所述障碍物相对于所述无人机的飞行航迹，确定所述障碍物的运动模型；根据所述运动模型，确定当前时刻所述障碍物的第一预测航点。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动模型，确定当前时刻所述障碍物的第一预测航点，包括：根据所述运动模型确定当前时刻所述障碍物的估计航点；根据前一时刻的航点以及所述估计航点，基于卡尔曼算法，确定当前时刻所述障碍物的第一预测航点。14.根据权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于，在使用雷达输出的量测数据之前，还包括：确定所述雷达输出的量测数据中满足预设条件的量测数据；所述根据所述雷达输出的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹，包括：根据所述雷达输出的满足所述预设条件的量测数据，确定障碍物相对无人机的飞行航迹。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：距离门限条件，和/或角度门限条件。16.根据权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述飞行航迹，对所述障碍物进行避障处理，包括：根据所述飞行航迹，控制所述无人机的飞行姿态，以对所述障碍物进行避障处理。17.根据权利要求1-16任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制所述雷达连续转动；获取所述雷达在连续转动时的量测数据。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述雷达连续转动时，所述雷达至少朝向所述无人机的正前方、前下方、正下方、正后方、后下方、正上方发射雷达波。19.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其特征在于，所述雷达的转轴方向平行于所述无人机的俯仰轴。20.一种无人机，其包括机架，设置于所述机架的控制器，其特征在于，所述农业无人机还包括：安装于所述机架上或所述机架的负载上的雷达；所述雷达，用于获取量测数据；所述控制器，与所述雷达通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊喜，王春明，吴旭民，石仁利，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44