飞行器避障方法、装置和飞行器制造方法及图纸

本申请提出一种飞行器避障方法、装置和飞行器，领域飞行器技术领域。本申请的一种飞行器避障方法包括：利用位于飞行器上单一方向的相机获取前进方向的图像；根据所述图像确定障碍物位置；根据障碍物的位置和尺寸，以及目标航路点位置、当前位置的预定直线路径方向生成势场；根据所述势场规划避障路线，其中，所述避障路线的行进方向在所述相机的视角范围内。通过这样的方法，能够根据飞行器单一方向部署的相机获取的图像确定障碍物，规划行进方向在相机的视角范围内的避障路线，从而避免了后退、侧移等避障动作，只需处理单方向的视觉图像，且保证了飞行器向前的行进方向，少走弯路和减速，提高了飞行器货物配送效率。

【技术实现步骤摘要】
飞行器避障方法、装置和飞行器
本申请涉及领域飞行器
，特别是一种飞行器避障方法、装置和飞行器。
技术介绍
目前，在飞行器避障领域有多种技术，包括采用超声波、红外、雷达等主动式传感器，以及采用视觉传感器等被动传感器。使用超声波传感器的信息处理简单、速度快且易于实时控制，但是超声波在飞行器避障的应用中，存在干扰较强、作用距离较短且测距精度不高等缺点；相比较超声波传感器，红外传感器的方向性较强、体积较小且响应速度快，但易受到光照的影响，当目标物的颜色接近透明时反射光会更弱；基于雷达测距的障碍物检测方法能够精确获取物体的位置信息，具有高精度和高解析度等优点，然而对于微小型飞行器而言雷达的成本较高而且重量较重，不利于实现设备的小型化。视觉传感器(摄像机)具有重量轻、体积小和低成本的优点，适合在小型飞行器上使用，并且软硬件一体化的智能摄像机产品逐步成熟，摄像机提供的视觉信息非常丰富，与超声波传感器和红外传感器相比更加可靠。
技术实现思路
申请人发现，现有技术中为了能够使飞行器在遇到障碍物时安全执行后退、侧移等规避动作，需要在飞行器的各个方向安装传感器，当遇到障碍物时从各个方向寻找避障角度。这样的方案一方面会导致飞行器成本的增加；另一方面，后退、侧移等规避动作降低了飞行器的行驶速度，降低了飞行器货物配送效率。本申请的一个目的在于提出一种基于视觉传感器的飞行器避障方案，能够降低飞行器成本，保证飞行器货物配送效率。根据本申请的一个实施例，提出一种飞行器避障方法，包括：利用位于飞行器上单一方向的相机获取前进方向的图像；根据图像确定障碍物位置；根据障碍物的位置和尺寸，以及目标航路点位置、当前位置的预定直线路径方向生成势场；根据势场规划避障路线，其中，避障路线的行进方向在相机的视角范围内。可选地，相机包括双目相机，图像包括双目视觉图像；根据图像确定障碍物位置包括：确定图像中的障碍物；通过双目坐标系标定确定障碍物的深度信息；基于障碍物在图像中的尺寸和深度信息确定障碍物的尺寸。可选地，确定图像中的障碍物包括：将图像分割成多个网格；对每个网格进行障碍物识别并用窗口框取；确定窗口在图像坐标系中的位置和尺寸。可选地，势场包括：基于目标航路点生成的目标航路点吸引势场；基于当前位置的预定直线路径生成的直线路径吸引势场；和基于障碍物生成的障碍物排斥势场。可选地，避障路线包括下一目标点的位置；飞行器避障方法还包括：飞行器从当前位置沿直线行进至下一目标点。可选地，还包括：飞行器旋转使相机的图像采集方向正对下一目标点。通过这样的方法，能够根据飞行器单一方向部署的相机获取的图像确定障碍物，规划行进方向在相机的视角范围内的避障路线，从而避免了后退、侧移等避障动作，只需处理单方向的视觉图像，且保证了飞行器向前的行进方向，少走弯路和减速，提高了飞行器货物配送效率。根据本申请的另一个实施例，提出一种飞行器避障装置，包括：位于飞行器上单一方向的相机，用于获取前进方向的图像；图像处理器，用于根据图像确定障碍物位置；和，路线规划控制器，用于根据障碍物的位置和尺寸，以及目标航路点位置、当前位置的预定直线路径方向生成势场，并根据势场规划避障路线，其中，避障路线的行进方向在相机的视角范围内。可选地，相机包括双目相机，图像包括双目视觉图像；图像处理器包括：障碍物确定单元，用于确定图像中的障碍物；深度确定单元，用于通过双目坐标系标定确定障碍物的深度信息；尺寸确定单元，用于基于障碍物在图像中的尺寸和深度信息确定障碍物的尺寸。可选地，障碍物确定单元用于：将图像分割成多个网格；对每个网格进行障碍物识别并用窗口框取；确定窗口在图像坐标系中的位置和尺寸。可选地，势场包括：基于目标航路点生成的目标航路点吸引势场；基于当前位置的预定直线路径生成的直线路径吸引势场；和基于障碍物生成的障碍物排斥势场。可选地，避障路线包括下一目标点的位置；飞行器避障装置还包括驱动模块，用于驱动飞行器从当前位置沿直线行进至下一目标点。可选地，驱动模块还用于驱动飞行器旋转使相机的图像采集方向正对下一目标点。根据本申请的又一个实施例，提出一种飞行器避障装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行上文中提到的任意一种飞行器避障方法。这样的飞行器避障装置能够根据飞行器单一方向部署的相机获取的图像确定障碍物，规划行进方向在相机的视角范围内的避障路线，从而避免了后退、侧移等避障动作，只需处理单方向的视觉图像，且保证了飞行器向前的行进方向，少走弯路和减速，提高了飞行器货物配送效率。根据本申请的再一个实施例，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上文中提到的任意一种飞行器避障方法的步骤。这样的计算机可读存储介质能够通过执行其上的程序，能够根据飞行器单一方向部署的相机获取的图像确定障碍物，规划行进方向在相机的视角范围内的避障路线，从而避免了后退、侧移等避障动作，只需处理单方向的视觉图像，且保证了飞行器向前的行进方向，少走弯路和减速，提高了飞行器货物配送效率。另外，根据本申请的一个实施例，提出一种飞行器，包括上文中提到的任意一种飞行器避障装置。这样的飞行器能够根据飞行器单一方向部署的相机获取的图像确定障碍物，规划行进方向在相机的视角范围内的避障路线，从而避免了后退、侧移等避障动作，只需处理单方向的视觉图像，且保证了飞行器向前的行进方向，少走弯路和减速，提高了飞行器货物配送效率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请的飞行器避障方法的一个实施例的流程图。图2为本申请的飞行器避障方法中确定障碍物位置的一个实施例的流程图。图3为本申请的飞行器避障方法中进行深度确定的一个实施例的示意图。图4为本申请的飞行器避障方法中进行避障路线规划的一个实施例的流程图。图5A为本申请的飞行器避障方法中进行避障路线规划的一个实施例的原理示意图。图5B为本申请的飞行器避障方法中进行避障路线规划的一个实施例的示意图。图6为本申请的飞行器避障装置的一个实施例的示意图。图7为本申请的飞行器避障装置的另一个实施例的示意图。图8为本申请的飞行器避障装置的又一个实施例的示意图。图9为本申请的飞行器的一个实施例的示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。本申请的飞行器避障方法的一个实施例的流程图如图1所示。在步骤101中，利用位于飞行器单一方向的相机获取图像。在一个实施例中，只在飞行器预定前进方向面(如飞行器头部或正面)布置相机，相机捕获飞行器正面视角的图像。飞行器的其他面无需部署相机。在一个实施例中，由于飞行器的正面方向朝向其运动路径的方向，因此相机获取的图像为飞行器运动方向的图像。在步骤102中，根据图像确定障碍物位置。在一个实施例中，可以通过确定图像中每个像素点的深度的方式确定障碍物；在另一个实施例中，还可以采用图像处理方法提取出图像中不同于背景图像的点，确定障碍物。在步骤103中，根据障碍物位置规划避障路线，其中，避障路线的行进方向在飞行器前进方向的相机的视角范围内，飞行器在按照避障路线运动时无需刹停本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器避障方法，包括：利用位于飞行器上单一方向的相机获取前进方向的图像；根据所述图像确定障碍物位置；根据障碍物的位置和尺寸，以及目标航路点位置、当前位置的预定直线路径方向生成势场；根据所述势场规划避障路线，其中，所述避障路线的行进方向在所述相机的视角范围内。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器避障方法，包括：利用位于飞行器上单一方向的相机获取前进方向的图像；根据所述图像确定障碍物位置；根据障碍物的位置和尺寸，以及目标航路点位置、当前位置的预定直线路径方向生成势场；根据所述势场规划避障路线，其中，所述避障路线的行进方向在所述相机的视角范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相机包括双目相机，所述图像包括双目视觉图像；所述根据所述图像确定障碍物位置包括：确定图像中的障碍物；通过双目坐标系标定确定所述障碍物的深度信息；基于所述障碍物在所述图像中的尺寸和所述深度信息确定所述障碍物的尺寸。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述确定图像中的障碍物包括：将所述图像分割成多个网格；对每个所述网格进行障碍物识别并用窗口框取；确定所述窗口在图像坐标系中的位置和尺寸。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述势场包括：基于目标航路点生成的目标航路点吸引势场；基于当前位置的预定直线路径生成的直线路径吸引势场；和基于所述障碍物生成的障碍物排斥势场。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述避障路线包括下一目标点的位置；所述飞行器避障方法还包括：所述飞行器从当前位置沿直线行进至所述下一目标点。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：所述飞行器旋转使所述相机的图像采集方向正对所述下一目标点。7.一种飞行器避障装置，包括：位于飞行器上单一方向的相机，用于获取前进方向的图像；图像处理器，用于根据所述图像确定障碍物位置；和，路线规划控制器，用于根据障碍物的位置和尺寸，以及目标航路点位置、当前位置的预定直线路径方向生成势场，并根据所述势场规划避障路线，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：门春雷，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11