[实用新型]一种无人机避障用信息采集模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及航空科学技术领域，尤其涉及一种无人机避障用信息采集 模块。

背景技术

近年来，多轴无人机发展迅猛。无人机在飞行过程中，其飞行环境信息很 难完全预知，经常会遇到突发威胁或障碍，此时，预先规划的全局航迹路径已 无法满足要求。为达到预期的目的，需要有实时侦测并避开障碍物的功能，对 路径及其周边环境及威胁进行分析评估，规划一条合理的航迹路径，然后让无 人机据此重新规划航迹路径飞行以避开前方障碍，继续完成任务。

目前，国内外研究者们陆续提出了许多无人机实时避障解决方案，然而避 障解决方案都是基于二维平面的无人机避障技术，无法实现高精度的自主避障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种无人机避障用信息采集模 块，实施对飞行器前进方向上立体场景的信息采集，以便实现无人机的高精度 自主避障。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种无人机避障用信息采集模块，所述采集模块用于实现对飞行器前进方 向上立体场景的信息采集，包括：

多个激光发射头和一个感光元件，所述多个激光发射头以所述感光元件为 中心在所述感光元件四周布置。

进一步地，所述激光发射头全部装有同型号的柱形透镜，所述柱形透镜使 得所述激光发射头产生扇面角度一致的直线光斑；每个激光发射头的安装角度 使其直线光斑在前方竖直平面上投影形成预设形状的包络线区域，并在所述包 络线区域内形成激光网格。

本实用新型提供的采集模块可采集无人机前进方向上立体场景信息，在满 足无人机机载设备轻量化的要求下，针对多轴无人机的飞行特点，基于激光测 距阵列进行障碍物探测，能够在三维环境中沿飞行方向有效地为多轴无人机实 现实时地侦测并避开障碍物，实现高精度的自主避障。

附图说明

图1为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法的实现流程图；

图2为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法具体实施例的实现流程 图；

图3为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法中包络线区域示意图；

图4为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法中三维监察区域的示意 图；

图5为本实用新型实施例提供的无人机避障系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的信息采集模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

图1示出了本实用新型实施例所适用的无人机避障方法，如图1所示，所 述方法包括下述步骤：

步骤101，采用激光测距阵列在所述无人机的前进方向上进行立体场景信 息采集；

这里，所述激光测距阵列由多个激光发射头和一个感光元件产生，所述感 光元件位于正中，多个激光发射头布置于所述感光元件四周；

相应地，该方法还包括：所述激光发射头装有柱形透镜，使其产生扇面角 度一致的直线光斑；所述直线光斑的的角度根据所述无人机实际飞行环境以及 障碍物特征进行调整以使所有直线光斑在前方竖直平面上投影形成预设形状的 包络线区域并在包络线区域内形成激光网格，具体可参考图3，如图3所示， 在所述竖直平面建立之交坐标系XOY；对每束直线光斑进行编号：A-K、1-11， A-K中任何一个可与1-11中任何一个相交，反之亦然，其交点可用两位字符表 示，如B₂；所述激光网格，在包络线内越靠近中心的区域，激光网格密度越大， 以保证在无人机前进方向上的正前方保持有较高的障碍物识别精度。

具体地，根据所述无人机的飞行状态，按照确定安全停止距离；其中，l为安全停止距离，v为所述无人机的最大飞行速度，a为所述无人机减速时旋翼推力提供的加速度；

根据所述无人机的外型规格和安全飞行距离，按照R＝l+r确定安全飞行半 径；其中，R为安全飞行半径，r为所述无人机旋翼外接圆半径；

根据所述安全飞行半径，构建障碍侦测范围，在前进方向水平面上形成一 长方形障碍侦测区域，按与无人机机体距离由近及远分为急停区、减速区、警 示区及安全区，具体可参考图4；