[发明专利]基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法、装置及系统

权利要求书

1.一种基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法，其特征在于，包括：

对飞行避障涉及的硬件模块进行故障判断；

无故障时进行障碍物的数据采集；

对障碍物的数据进行处理；以及

根据处理后的障碍物数据进行避障预警；

所述对飞行避障涉及的硬件模块进行故障判断的方法包括：

接收上电指令，对飞行避障涉及的硬件模块进行上电自检，当任一模块上电自检不通过时判断故障，否则判断自检通过；

所述无故障时进行障碍物的数据采集的方法包括：

在自检通过后对障碍物进行激光点云采集；

根据导航数据对障碍物的点云数据进行坐标转换；

根据伺服控制指令调整激光点云采集方向；

所述对障碍物的数据进行处理的方法包括：

对障碍物的点云数据进行预处理，即对障碍物的点云数据进行栅格化、降采样、地物分离以及点云匹配校准；

根据预处理的障碍物的点云数据获取障碍物的属性、外形信息和位姿信息，并且获取同完成点云语义分割后的结果级点云数据，即

将激光雷达采集的原始点云数据与机载导航数据进行精确时间同步，对点云数据进行地面点分离，分离后的地面数据送入地面目标识别部分，分离后的非地面数据送入高压线识别部分；

通过高压线识别部分，根据相邻帧的非地面数据进行数据融合，识别高压线；

地面目标识别部分，根据点云数据在飞机前进方向以及前进方向的垂直方向的梯度变化情况，将属于地面目标的点云提取，使用基于区域增长的方法将这些孤立点云进行关联、联通，获得属于地面目标的点云，然后对每组点云计算其外接多边形和高度值，进而使用这些信息对地面目标类别进行分类，并对目标参数进行多帧平滑，抑制局部遮挡；

对相邻帧点云进行匹配和对准，基于各帧所对应的导航信息进行点云拼接，形成局部空域点云图，基于支线检测方法对高压线点云进行回归拟合，检测并识别线缆端点，并对线段进行过渡处理，进而拟合出高压线的实际走向；

所述根据处理后的障碍物数据进行避障预警的方法包括：

根据结果级点云数据和判断规则生成告警信息进行避障预警，以及

根据结果级点云数据进行点云可视化及渲染；

所述判断规则包括：根据当前的飞行速度矢量对未来飞行轨迹进行预测，生成近空飞行通道，并根据飞行员反应时间、飞机机动时间、当前的飞行速度与飞行加速度以及当前的风向、风速生成安全飞行距离，安全距离范围内的目标认定为威胁目标。

2.一种采用如权利要求1所述的基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法的基于激光雷达的机载飞行避障辅助装置，其特征在于，包括：

激光雷达传感器、转塔伺服机构、信号处理模块和接口控制模块；

所述激光雷达传感器适于发射激光进行点云数据的采集，并且所述激光雷达传感器适于根据机载惯导的导航数据对点云数据进行坐标转换；

所述接口控制模块适于根据伺服控制指令控制转塔伺服机构调整姿态，并将调整后的位姿发送至所述信号处理模块；

所述信号处理模块适于根据点云数据和调整后的位姿获取结果级点云数据；

所述接口控制模块适于根据结果级点云数据生成告警信息进行避障预警。

3.如权利要求2所述的基于激光雷达的机载飞行避障辅助装置，其特征在于，

所述机载飞行避障辅助装置还包括：电源模块；

所述电源模块适于向各模块供电，以使各模块进行上电自检。

4.一种采用如权利要求1所述的基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法的基于激光雷达的机载飞行避障辅助系统，其特征在于，包括：

机载飞行避障辅助装置和载机；

所述载机适于发送伺服控制指令和导航数据至所述机载飞行避障辅助装置；

所述机载飞行避障辅助装置适于根据伺服控制指令和导航数据生成告警信息并反馈至所述载机。