[发明专利]一种基于毫米波雷达和近电感应的无人机避障系统

说明书

本发明提供了一种基于毫米波雷达和近电感应的无人机避障系统，所述无人机避障系统包括信息检测部分、数据处理部分、飞行控制部分，所述信息检测部分、所述数据处理部分、所述飞行控制部分顺序连接；所述信息检测部分提供附近障碍物和电场信息，所述数据处理部分接收检测信息进行实时路径规划、输出控制指令，所述飞行控制部分基于数据处理中心的控制指令控制所述无人机避障飞行。本发明提供一种基于毫米波雷达和近电感应的无人机避障系统，能够优化避障飞行策略，避免无人机受到电磁干扰而失灵或碰撞高压线导致事故等情况，提高电力系统运行的安全程度。

技术领域

本发明属于复杂环境下无人机避障技术领域，特别涉及一种基于毫米波雷达和近电感应的无人机避障系统。

背景技术

近年来，无人机领域的发展可谓是日新月异，便捷、小型、多功能的无人机在各种环境下得到了充足的发展和使用。无人机智能化，自主化的要求也越来越高，用于不同领域下的特种无人机种类也越来越多。目前，在影视航拍，农业植保，电力巡检，安防应急，航空测绘，交通执法等多个领域，无人机发挥着越来越大的作用，基于各个环境特征下的特种无人机需求也越来越明显。

在电力巡检领域，无人机巡检是未来的主要趋势，目前无人机巡检一般是通过无人机携带摄像，红外等多种类型的传感器来检查高压输电线是否有接触不良、漏电、过热或存在树障、大型机械施工等外力破坏隐患。在巡检过程中，无人机需要避开高压电线以及各种环境中的障碍物，避障方式一般有通过机载传感器获取环境位置信息进行局部避障和基于卫星地图进行路径规划两种。

在无人机避障领域，毫米波雷达是目前新兴的的高性能避障传感器选择，对比传统超声波，激光雷达等避障传感器，毫米波雷达具有体积小、功耗低、作用距离远、穿透雾、烟、灰尘能力强，能全天候工作等诸多优点，特别是目前兴起的77GHZ毫米波雷达，与传统24GHZ的雷达相比，基于其高达4GHZ的扫描带宽，可显著提高距离分辨率及测距精度，超高射频频率使得速度分辨率与进度远高于24GHZ的雷达，尺寸也大大缩小，加之其波束窄，有效探测距离长，可为快速移动无人机提供及时的障碍反馈。

无人机在当今的实际使用过程中，由于其电子器件易受天气，电磁环境等各种偶然因素的干扰，避障策略失灵使得碰撞事件屡有发生。而在电力监测领域，高压电线一旦被碰撞、刮损，容易导致漏电、短路等各种危险情况的发生，目前尚无人考虑这一情况。通过在无人机上耦合电力预警装置可有效避免这一状况。近电感应检测电场是目前较为可靠的电力预警检测方法，其体积小，电场识别能力强，信号处理方便，适合无人机平台上的使用。

发明内容

针对避障无人机在目前电力监测领域的缺陷，本发明提供一种基于毫米波雷达和近电感应的无人机避障系统，能够优化避障飞行策略，避免无人机受到电磁干扰而失灵或碰撞高压线导致事故等情况，提高电力系统运行的安全程度。

本发明具体为一种基于毫米波雷达和近电感应的无人机避障系统，所述无人机避障系统包括信息检测部分、数据处理部分、飞行控制部分，所述信息检测部分、所述数据处理部分、所述飞行控制部分顺序连接；所述信息检测部分提供附近障碍物和电场信息，所述数据处理部分接收检测信息进行实时路径规划、输出控制指令，所述飞行控制部分基于数据处理中心的控制指令控制所述无人机避障飞行。

所述信息检测部分包括毫米波雷达模块、近电感应模块和北斗定位模块。

所述毫米波雷达模块采用77GHZ毫米波雷达，型号采用TI公司的awr1642，应用稳定，探测精度高，探测距离远，分辨率高，能精确获取前方障碍信息。

所述近电感应模块包括球形电场传感器部分、信号调理电路部分和单片机部分；

所述球形电场传感器为电容性传感器，基于感应电荷产生内空间电场，而两侧电压与场强成正比的原理，通过测量电压能够获得电场信息；

所述信号调理电路包括前置放大电路，工频信号滤波电路，AC-DC转换电路和直流放大电路；