[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

说明书

本发明属于机载飞行避障技术领域，具体涉及一种基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法、装置及系统，其中基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法包括：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，实现了基于激光雷达具备指向性好、探测分辨率高以及快速成像特点，结合基于深度学习网络的目标识别算法，能够实现对远距离障碍物感知以及近空范围内架空电力线等微小物体的精确感知与快速成像，进而为安全飞行管道生成、局部航迹规划提供数据参考，辅助飞行员进行航路规划，可极大保障低空/超低空飞行安全。

技术领域

本发明属于机载飞行避障技术领域，具体涉及一种基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法、装置及系统。

背景技术

为面向复杂的军民用多场景使用需求，实现直升机平台全天时、全天候避障飞行，提升其在雨天、雾天等低能见度气象条件以及黑夜等降级视觉环境下的顽存性与飞行安全性，降低山体、孤立障碍物以及低空电力线等障碍物撞击风险、进而减少飞行员工作负荷，保障低空飞行安全，急需提升直升机多应用场景下对环境的高分辨率精准感知能力。

相比于传统基于视觉传感器或毫米波雷达的避障防撞系统，激光雷达具备三维成像与测距能力，探测精度更高，抗环境干扰能力更好，在微小物体及其轮廓识别精度方面表现更好，结合深度学习算法可以实现实时高鲁棒的目标识别与地形评估功能。

因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法、装置及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法、装置及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激光雷达的机载飞行避障辅助方法，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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；