[发明专利]一种飞行器自主避障系统、方法及飞行器

权利要求书

1.一种飞行器自主避障系统，其特征在于，包括：感知探测传感器、传感器数据处理融合系统、航迹规划系统、执行机构，

所述感知探测传感器用于对飞行器前方的环境进行感知探测，确定是否存在障碍物，并输出感知探测数据；

所述传感器数据处理融合系统用于对感知探测传感器的感知探测数据进行处理融合和分析，判断障碍物的距离信息、大小信息，确定障碍物威胁等级，并输出分析结果；

所述航迹规划系统用于根据所述传感器数据处理融合系统对障碍物的分析结果进行飞机航迹规划，并输出用于对障碍物的躲避的飞控指令；

所述执行机构用于执行航迹规划系统的飞控指令，引导所述飞行器进行避障。

2.根据权利要求1所述的飞行器自主避障系统，其特征在于，所述感知探测系统包括双目立体视觉传感器和毫米波雷达，所述双目立体视觉传感器采用推帚扫描工作方式，对前方固定的距离进行观测，获取图像信息；

所述毫米波雷达对前方可探测距离内的障碍物进行多目标检测，获得障碍物的位置、速度以及方位信息。

3.根据权利要求2所述的飞行器自主避障系统，其特征在于，所述传感器数据处理融合系统包括视觉图像处理单元和雷达数据融合单元，所述视觉图像处理单元用于采用推帚立体视觉算法在视觉图像上找到障碍物并对处于推帚扫描距离上的障碍物进行大小、形状以及纹理分析，获取障碍物的详细信息；

所述雷达数据融合单元用于获取雷达检测到的障碍物的坐标并存储，并根据障碍物距离飞行载体的距离对障碍物进行威胁等级分配，对于处在双目立体视觉传感器的推帚距离上的障碍物，则通过坐标变换将所述障碍物的位置转化到视觉图像上，辅助所述视觉图像处理单元在所述视觉图像上定位障碍物。

4.根据权利要求1所述的飞行器自主避障系统，其特征在于，所述航迹规划系统还用于根据传感器数据处理融合系统输出的障碍物信息，采用航迹规划算法实时规划飞机的躲避路径，在目的地已知的情况下实时纠正航迹。

5.根据权利要求4所述的飞行器自主避障系统，其特征在于，所述航迹规划系统还用于在当前障碍物无法进行躲避或绕行，则规划所述飞行器在原地盘旋并向地面站发送信息，等待地面站指令。

6.根据权利要求1所述的飞行器自主避障系统，其特征在于，所述执行机构还用于根据航迹规划系统给出的指令，对所述飞行器的各个舵面进行控制，完成航迹飞行。

7.根据权利要求1所述的飞行器自主避障系统，其特征在于，所述飞行器为无人固定翼飞机。

8.一种飞行器自主避障方法，其特征在于，预先根据双目立体视觉相机参数及飞行应用场景设定双目立体视觉的推帚距离，所述方法包括：

在所述双目立体视觉相机的推帚距离上获取视觉图像信息。

利用毫米波雷达在探测距离内进行扫描，对目标方向存在的障碍物位置、速度以及方位信息进行存储，标记障碍物分布情况。

对毫米波雷达检测到的障碍物位置分布进行分析，根据距离所述飞行器的距离对所述障碍物进行威胁等级分配，距离越近的威胁等级高于距离较远的威胁等级；

对所述视觉图像信息进行处理结合毫米波雷达在推帚距离上定位的障碍物位置，在所述视觉图像信息上对所述障碍物进行定位，并对障碍物的大小、形状以及纹理信息进行分析，获取所述障碍物具体信息。

利用包含障碍物位置、大小、速度以及纹理的探测信息进行实时制定躲避路线并生成相应的飞控指令；

根据飞控指令控制所述飞行器按照规划航迹飞行。

9.根据权利要求8所述的飞行器自主避障方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于处于所述预设推帚距离上的临近障碍物，对所述临近障碍物的雷达坐标进行坐标变换，将所述临近障碍物的雷达坐标映射到图像坐标上。

10.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器具有如权利要求1至7中任一项所述的飞行器自主避障系统。