[发明专利]基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统，所述系统包括：APP模块、巡航模块以及避障模块，其中APP模块负责发送起飞、降落命令，并实时显示图传画面，巡航模块包括GPS校准模块、返回基线模块和转向模块，避障模块包括判断模块和决策模块，其中判断模块负责判断是否该方向有障碍物，决策模块负责得出当前避障进行到哪个步骤。该技术方案能够在特定区域进行完全自主、全面搜索的同时实现躲避障碍物，通过对双目视觉系统的数据和超声波数据结合，提高检测障碍物的精度和效率，进而提高无人机自动避障的成功率和区域搜索的效率。

技术领域

本发明涉及一种基于大疆公司M100的全方位自动避障和巡航方法，属于无人机巡航和避障技术领域。

背景技术

随着无人机的应用越来越广泛,无人机应用的环境越来越复杂,对无人机感知环境,躲避障碍物的要求越来越高。目前,无人机的避障方法主要包括TOF技术、视觉避障、超声波避障、红外线避障、雷达避障等，这些方法往往是采取其中一个，或两个方法单独进行。其中，ToF技术容易受光污染以及灰尘烟雾的影响，目标鉴别和排除能力也较弱，雷达避障基于中低频，雷达体积较大，很难在无人机上安装使用；此外，躲避障碍物的系统大多没有实现真正的自主飞行，从无人机起飞到降落的整个过程没能实现全自动，仅考虑如何躲避障碍物。目前的无人机避障系统中未考虑如何和特定区域的巡航相结合，如果仅避障，则搜索到的区域会有很大的重叠，且很有可能达不到完全的搜索。

M100是大疆公司研制的一款平稳可靠、功能强大、可灵活扩展的飞行平台，可进行二次开发。其中，M100已具备5个方向的双目视觉系统和超声波系统，可以获取深度图数据和超声波数据。基于该平台的基础以及目前无人机避障存在的问题，申请人研发了一种基于大疆公司M100的全方位自动避障和巡航方法。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统与方法，该技术方案利用手机APP控制其自动起飞降落，实时传回图像数据；结合超声波数据和深度图数据，更好的识别出不同种类的障碍物；在不同情况下调整云台的角度，实现区域完全扫描；达到了真正的自主飞行和区域的完全搜索，将巡航和避障更好地结合。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种基于M100开发平台的区域完全搜索与避障系统，其特征在于，所述系统包括：APP模块、巡航模块以及避障模块，其中巡航模块作为主线程，APP模块和避障模块作为子线程，在巡航模块和避障模块两个线程中，有以下变量用作信息传递，由巡航模块控制的变量有控制权(当控制权在巡航模式下时，避障模式线程不能运行，反之，巡航模式等待；只有当其中一个模式获取控制权后才可以更改数据)、飞行方向(北东坐标系下)、当前关注的图像传感器方向；由避障模块控制的变量有申请控制权、飞行高度、飞行速度、回到基线时是否安全。其中APP模块负责发送起飞、降落命令，并实时显示图传画面，巡航模块包括GPS校准模块、返回基线模块和转向模块，GPS校准模块负责GPS坐标获取和校准，返回基线模块负责避障结束后安全回到基线上，转向模块负责到达转弯处平稳调整方向并计算下一目标点，避障模块包括判断模块和决策模块，其中判断模块负责判断是否该方向有障碍物，决策模块负责得出当前避障进行到哪个步骤。所述无人机由于带宽的限制，双目视觉系统中只能传输两个方向的深度图数据具体包括：在无人机的上方、前方、左方、右方、下方都装有图像传感器和超声波传感器，5个方向的超声波数据都可以获取，但是深度图数据只能传输两个方向，在这里我们采用图像传感器1号始终传输前方的图像数据，然后根据不同情况图像传感器2号传输左方、右方或上方的深度图数据。