[发明专利]一种无人机避障方法及避障系统

说明书

技术领域

本发明属于无人机避障领域，尤其是涉及一种无人机避障方法及避障系统。

背景技术

自主避障系统对于无人机的飞行路径规划能力起着至关重要的作用，是无人机顺利完成飞行任务的重要安全保障。因此，无人机的自主避障系统已成为近年来研究的热点问题之一，现阶段无人机的自主避障与新路径规划大多处于仿真阶段，具有实用性和可行性的较少。如何设计有效而又实用的自主避障系统，保障无人机的安全飞行是一个亟待解决的问题。

目前无人机的避障系统主要是利用超声波传感器来测量无人机和障碍物之间的距离，当无人机和障碍物之间的距离小于预设的安全距离阈值时，无人机改变飞行轨迹，重新进行航迹规划，但超声波避障传感器在测量距离时常常存在盲区。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种无人机避障方法及避障系统，以解决现有无人机避障方法及避障系统功能不完善，容易出错的难题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无人机避障方法主要包括处理器执行部分和控制器执行部分，所述处理器执行部分根据障碍物位置进行避障处理，所述处理器执行部分包括水平方向飞行处理和竖直方向飞行处理，所述水平方向飞行处理包括建立坐标系、判断偏转方向和计算偏转角度，所述竖直方向飞行处理根据上方和下方垂直方向上的障碍物进行避障处理，所述控制器执行部分执行处理器处理过的信息。

进一步的，所述建立坐标系的方法，具体如下：

S101、视频测距装置实时采集障碍物的图像，并计算障碍物与无人机之间的间距L；

S102、比较间距L与阈值L0的大小；

当L≥L0，返回执行步骤S101；

当L<L0，继续执行步骤S103。

S103、利用电子罗盘采集无人机的飞行方向，以无人机的飞行方向为Y轴，无人机所在位置为原点(0,0)，建立坐标系。

进一步的，所述判断偏转方向的方法为，根据建立的坐标系，所述障碍物的坐标为(X0，Y0)，根据障碍物在X轴上的坐标X0的位置，有以下几种情况；

S201、X0<0，无人机飞行方向向右偏转角度α；

S202、X0＝0，无人机飞行方向向右偏转角度α；

S203、X0>0，无人机飞行方向向左偏转角度α。

进一步的，所述计算偏转角度α，具体方法如下；

D为无人机飞行状态时的直径，即，

进一步的，所述竖直飞行处理方法如下：

S301、上方垂直测距传感器探测到与无人机上方障碍物垂直方向距离为D1，下方垂直测距传感器探测到与无人机下方障碍物垂直方向距离为D2，垂直方向设定的阈值为D0；

S302、比较D1、D2与D0的大小；

当D1≤DO时，无人机向下飞行；

当D2≤D0时，无人机向上飞行；

当D1≤DO，且D2≤D0时，无人机掉头飞行。

进一步的，所述控制器执行部分，具体方法如下；

S4O1、处理器将计算好的偏转角度和竖直飞行方向发送给控制器；

S402、控制器根据偏转角度的值和竖直飞行方向，向电机驱动电路输出相应的PWM控制信号，进而控制无人机的飞行方向。

相对于现有技术，本发明所述的无人机避障方法具有以下优势：

本发明所述的无人机避障方法可以在执行任务时迅速的测量出无人机与障碍物的距离，并计算出飞行方向和偏转角度，有效的多避开障碍；所述无人机可以通过通信模块实现人工操作，通过人工操作和无人机自主避障系统及方法的结合可以更加有效的执行任务。

本发明的另一目的在于提出一种无人机避障系统，以解决现有无人机避障系统功能不完善，躲避障碍时容易出错，信息测量不够准确等难题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无人机避障系统，包括处理器和控制器，所述处理器和控制器相连接，所述处理器还分别连接垂直测距传感器、视频测距装置、存储模块、电子罗盘，所述视频测距装置通过云台连接无人机本体上，所述垂直测距传感器安装在无人机前端的探测装置上，所述探测装置延伸的长度与无人机前方两个螺旋桨运行时，两个圆的外切线持平，所述无人机本体后方安装配重装置，所述外切线为无人机外围的外切线，所述控制器连接驱动电路。

进一步的，所述垂直测距传感器包括上方垂直测距传感器和下方垂直测距传感器，所述垂直测距传感器安装在探测装置的前端，所述垂直测距传感器为激光测距传感器。