一种直升机飞行障碍物报警系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及智能避障技术领域，具体公开了一种直升机飞行障碍物报警系统及方法，所述方法包括定时以机体位置为中心，获取信号检测半径内的区域地图，根据所述区域地图确定障碍分布图；根据预设的脉冲频率定时产生无向信号，基于所述障碍分布图确定所述无向信号的预测回波信号，并记录映射关系；实时接收实际回波信号，匹配所述实际回波信号和所述预测回波信号，基于所述映射关系查询对应的无向信号的生成时刻；根据所述生成时刻和实际回波信号的时间信息确定障碍物距离，根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率；本发明专利技术在保证安全性的同时，使得自带的障碍检测功能可以选择式开启，降低了资源消耗量，提高了能源利用率。提高了能源利用率。提高了能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种直升机飞行障碍物报警系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能避障
，具体是一种直升机飞行障碍物报警系统及方法。

技术介绍

[0002]现有的直升机避障技术大都依赖于现有导航系统，由导航系统实时获取地图信息，进行确定运动路径，实现避障功能。
[0003]在此基础上，直升机中会自带障碍检测功能，一旦发现前方存在障碍时，直升机会生成报警信息，所述障碍检测功能需要借助现有的雷达系统或者视觉检测系统。
[0004]一般情况下，导航系统和障碍检测功能均处于开启状态，直升机的数据传输压力很大，消耗的能源量较大；而直升机上的能源量又是有限的，如何平衡两者的配合关系，降低能源消耗量，提高能源利用率是本专利技术技术方案想要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种直升机飞行障碍物报警系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种直升机飞行障碍物报警方法，所述方法包括：根据预设的定位设备获取机体位置，根据机体位置实时计算运动参数，根据所述运动参数确定信号检测半径；所述机体位置为三维坐标，所述运动参数为三维向量；定时以机体位置为中心，获取信号检测半径内的区域地图，根据所述区域地图确定障碍分布图；根据预设的脉冲频率定时产生无向信号，基于所述障碍分布图确定所述无向信号的预测回波信号，并记录映射关系；实时接收实际回波信号，匹配所述实际回波信号和所述预测回波信号，基于所述映射关系查询对应的无向信号的生成时刻；根据所述生成时刻和实际回波信号的时间信息确定障碍物距离，根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率；根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率生成报警信息。
[0007]作为本专利技术进一步的方案：所述根据预设的定位设备获取机体位置，根据机体位置实时计算运动参数，根据所述运动参数确定信号检测半径的步骤包括：根据预设的定位设备实时获取机体位置，根据机体位置的时间信息计算运动速度；获取机体的制动参数，根据所述制动参数和运动速度计算半径下界；根据所述半径下界和预设的扩容率确定信号检测半径；其中，所述扩容率为动态数值，由机体性能及环境特征确定。
[0008]作为本专利技术进一步的方案：所述定时以机体位置为中心，获取信号检测半径内的
区域地图，根据所述区域地图确定障碍分布图的步骤包括：建立与导航系统的连接通道，定时获取区域地图；所述区域地图为球形区域，所述区域地图以机体位置为中心，以信号检测半径为半径；获取区域地图的俯视面，在俯视面中根据预设的采集密度获取各点位的海拔高度；根据所述海拔高度确定障碍分布图；所述障碍分布图为2.5D模型。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：所述根据预设的脉冲频率定时产生无向信号，基于所述障碍分布图确定所述无向信号的预测回波信号，并记录映射关系的步骤包括：根据预设的脉冲频率定时产生无向信号；所述无向信号包括信号强度和信号类型；以机体位置为中心，预设的角度频率发送无向信号，确定各个方向上的预测回波信号；所述预测回波信号包括时间戳；统计所有方向上的预测回波信号，根据时间戳进行排序，得到含有时间段的幅值序列；其中幅值序列的计算过程引入预设的衰减因子；建立时间段与无向信号的发送时间的映射关系。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述实时接收实际回波信号，匹配所述实际回波信号和所述预测回波信号，基于所述映射关系查询对应的无向信号的生成时刻的步骤包括：实时接收实际回波信号，根据实际回波信号生成幅值序列；根据实际回波信号的时间跨度对预测回波信号进行切分，确定待检回波信号；基于希尔伯特变换分别提取实际回波信号的幅值序列和待检回波信号的幅值序列的包络序列；比对两个包络，根据比对结果选取目标预测波段；根据映射关系查询所述目标预测波段对应的无向信号的生成时刻。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：提取包络序列的步骤包括：构建信号序列；求解信号序列的模值和相角，得到包络序列；信号序列的构建过程如下：；；式中，为构建的信号序列，为由幅值序列确定的拟合信号，所述幅值序列包括实际回波信号的幅值序列和待检回波信号的幅值序列；为希尔伯特变换。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述根据所述生成时刻和实际回波信号的时间信息确定障碍物距离，根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率的步骤包括：根据生成时刻和实际回波信号的时间信息计算障碍物距离；读取障碍分布图，根据所述障碍物距离在障碍分布图中确定检测球环，判断检测球环内是否存在障碍物；
根据判断结果判定区域地图的准确率。
[0013]本专利技术技术方案还提供了一种直升机飞行障碍物报警系统，所述系统包括：检测半径确定模块，用于根据预设的定位设备获取机体位置，根据机体位置实时计算运动参数，根据所述运动参数确定信号检测半径；所述机体位置为三维坐标，所述运动参数为三维向量；障碍分布确定模块，用于定时以机体位置为中心，获取信号检测半径内的区域地图，根据所述区域地图确定障碍分布图；理论预测模块，用于根据预设的脉冲频率定时产生无向信号，基于所述障碍分布图确定所述无向信号的预测回波信号，并记录映射关系；时刻匹配模块，用于实时接收实际回波信号，匹配所述实际回波信号和所述预测回波信号，基于所述映射关系查询对应的无向信号的生成时刻；准确率判定模块，用于根据所述生成时刻和实际回波信号的时间信息确定障碍物距离，根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率生成报警信息；报警信息生成模块，用于根据所述准确率生成报警信息。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述检测半径确定模块包括：速度计算单元，用于根据预设的定位设备实时获取机体位置，根据机体位置的时间信息计算运动速度；下界确定单元，用于获取机体的制动参数，根据所述制动参数和运动速度计算半径下界；扩容调节单元，用于根据所述半径下界和预设的扩容率确定信号检测半径；其中，所述扩容率为动态数值，由机体性能及环境特征确定。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述障碍分布确定模块包括：地图获取单元，用于建立与导航系统的连接通道，定时获取区域地图；所述区域地图为球形区域，所述区域地图以机体位置为中心，以信号检测半径为半径；高度获取单元，用于获取区域地图的俯视面，在俯视面中根据预设的采集密度获取各点位的海拔高度；分布图确定单元，用于根据所述海拔高度确定障碍分布图；所述障碍分布图为2.5D模型。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过信号发生器定时产生无向信号，在产生无向信号时，实时的预测回波信息，通过独立的信号接收器实时接收反馈信号，比对反馈信号和预测回波信息，推定生成时刻，由推定的生成时刻和反馈信号计算真实的障碍物位置，通过计算出的障碍物位置对导航系统的准确率进行判定，进而决定是否启用自带的障碍检测功能，本专利技术只有在导航系统的准确率极高的情况下，才不会启用自带的障碍检测功能，敏感度极高，在保证安全性的同时，使得自带的障碍检测功能可以选择式开启，降低了资源消耗量，提高了能源利用率。
附图说明
[0017]为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直升机飞行障碍物报警方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设的定位设备获取机体位置，根据机体位置实时计算运动参数，根据所述运动参数确定信号检测半径；所述机体位置为三维坐标，所述运动参数为三维向量；定时以机体位置为中心，获取信号检测半径内的区域地图，根据所述区域地图确定障碍分布图；根据预设的脉冲频率定时产生无向信号，基于所述障碍分布图确定所述无向信号的预测回波信号，并记录映射关系；实时接收实际回波信号，匹配所述实际回波信号和所述预测回波信号，基于所述映射关系查询对应的无向信号的生成时刻；根据所述生成时刻和实际回波信号的时间信息确定障碍物距离，根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率；根据所述障碍物距离判定区域地图的准确率生成报警信息。2.根据权利要求1所述的直升机飞行障碍物报警方法，其特征在于，所述根据预设的定位设备获取机体位置，根据机体位置实时计算运动参数，根据所述运动参数确定信号检测半径的步骤包括：根据预设的定位设备实时获取机体位置，根据机体位置的时间信息计算运动速度；获取机体的制动参数，根据所述制动参数和运动速度计算半径下界；根据所述半径下界和预设的扩容率确定信号检测半径；其中，所述扩容率为动态数值，由机体性能及环境特征确定。3.根据权利要求2所述的直升机飞行障碍物报警方法，其特征在于，所述定时以机体位置为中心，获取信号检测半径内的区域地图，根据所述区域地图确定障碍分布图的步骤包括：建立与导航系统的连接通道，定时获取区域地图；所述区域地图为球形区域，所述区域地图以机体位置为中心，以信号检测半径为半径；获取区域地图的俯视面，在俯视面中根据预设的采集密度获取各点位的海拔高度；根据所述海拔高度确定障碍分布图；所述障碍分布图为2.5D模型。4.根据权利要求1所述的直升机飞行障碍物报警方法，其特征在于，所述根据预设的脉冲频率定时产生无向信号，基于所述障碍分布图确定所述无向信号的预测回波信号，并记录映射关系的步骤包括：根据预设的脉冲频率定时产生无向信号；所述无向信号包括信号强度和信号类型；以机体位置为中心，预设的角度频率发送无向信号，确定各个方向上的预测回波信号；所述预测回波信号包括时间戳；统计所有方向上的预测回波信号，根据时间戳进行排序，得到含有时间段的幅值序列；其中幅值序列的计算过程引入预设的衰减因子；建立时间段与无向信号的发送时间的映射关系。5.根据权利要求1所述的直升机飞行障碍物报警方法，其特征在于，所述实时接收实际回波信号，匹配所述实际回波信号和所述预测回波信号，基于所述映射关系查询对应的无向信号的生成时刻的步骤包括：实时接收实际回波信号，根据实际回波信号生成幅值序列；
根据实际回波信号的时间跨度对预测回波信号进行切分，确定待检回波信号；基于希尔伯特变换分别提取实际回波信号的幅值序列和待检回...

【专利技术属性】
技术研发人员：温少丹，
申请(专利权)人：青岛直升机航空有限公司，
类型：发明
国别省市：