具有辅助驾驶系统的飞行器及其起降及避免碰撞的方法与流程

文档序号:11922218阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有飞行辅助驾驶系统的飞行器,包括视频采集单元、操控单元,操控单元包括工控机和显示单元,所述工控机包括图像采集模块和图像处理模块,其特征在于,所述视频采集单元位于飞行器下方,其包括前视单元和俯视单元,所述前视单元和所述俯视单元分别摄取所述飞行器前方和所述飞行器下方的图像,并分别将摄取的图像发送至图像采集模块,所述图像采集模块将获取的图像数据发送至图像处理模块进行处理后发送显示单元进行显示。

2.如权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述前视单元包括热成像镜头、可见光镜头,分别用于摄取所述飞行器前方的热成像图像、可见光图像;俯视单元包括热成像镜头、可见光镜头,分别用于摄取所述飞行器下方的热成像图像、可见光图像。

3.如权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述前视单元包括第一前视热成像镜头和第二前视热成像镜头、以及第一前视超低照度镜头和第二前视超低照度镜头,分别用于摄取所述飞行器前方的热成像图像和可见光图像,所述俯视单元包括第一俯视热成像镜头和第二俯视热成像镜头、以及第一俯视超低照度镜头和第二俯视超低照度镜头,分别用于摄取所述飞行器下方的热成像图像和可见光图像。

4.如权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述前视单元和所述俯视单元由单独或成组的热成像镜头,和单独或成组的可见光镜头组成,所述热成像镜头或可见光镜头的数量为1个,2个或4个。

5.如权利要求3所述的飞行器,其特征在于,所述前视单元的两个热成像镜头为同焦距镜头,所述前视单元的两个超低照度镜头为同焦距镜头,所述俯视单元的两个热成像镜头为同焦距镜头,所述俯视单元的两个超低照度镜头为同焦距镜头;

所述图像处理模块包括图像拼接子模块,用于对所述前视单元的两个热成像镜头所摄取的图像进行拼接,对所述前视单元的两个超低照度镜头所摄取的图像进行拼接,对所述俯视单元的两个热成像镜头所摄取的图像进行拼接,对俯视单元的两个超低照度镜头所摄取的图像进行拼接。

6.如权利要求3所述的飞行器,其特征在于,所述前视单元的两个热成像镜头为不同焦距镜头,所述前视单元的两个超低照度镜头为不同焦距镜头,所述俯视单元的两个热成像镜头为不同焦距镜头,所述俯视单元的两个超低照度镜头为不同焦距镜头;

所述图像处理模块包括图像融合子模块,用于对所述前视单元的两个热成像镜头所摄取的图像进行融合,对所述前视单元的两个超低照度镜头所摄取的图像进行融合,对所述俯视单元的两个热成像镜头所摄取的图像进行融合,对所述俯视单元的两个超低照度镜头所摄取的图像进行融合。

7.如权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述前视单元包括两个25mm热成像镜头、两个12.3mm热成像镜头、两个25mm超低照度镜头、两个8mm超低照度镜头,所述俯视单元包括两个25mm热成像镜头、两个12.3mm热成像镜头、两个25mm超低照度镜头、两个8mm超低照度镜头,所述热成像镜头用于摄取热成像图像,所述超低照度镜头用于摄取可见光图像;所述图像处理模块包括图像拼接子模块、图像融合子模块,所述图像拼接子模块用于所述对前视单元的两个25mm热成像镜头所摄取的图像进行拼接,对所述前视单元的两个12.3mm热成像镜头所摄取的图像进行拼接,对所述前视单元的两个25mm超低照度镜头所摄取的图像进行拼接,对所述前视单元的两个8mm超低照度镜头所摄取的图像进行拼接,对所述俯视单元的两个25mm热成像镜头所摄取的图像进行拼接,对所述俯视单元的两个12.3mm热成像镜头所摄取的图像进行拼接,对所述俯视单元的两个25mm超低照度镜头所摄取的图像进行拼接,对所述俯视单元的两个8mm超低照度镜头所摄取的图像进行拼接;所述图像融合子模块用于对所述前视单元的两个25mm热成像镜头所摄取的图像拼接后的图像与所述前视单元的两个12.3mm热成像镜头所摄取的图像拼接后的图像进行融合,对所述前视单元的两个25mm超低照度镜头所摄取的图像拼接后的图像与所述前视单元的两个8mm超低照度镜头所摄取的图像拼接后的图像进行融合,对所述俯视单元的两个25mm热成像镜头所摄取的图像拼接后的图像与所述俯视单元的两个12.3mm热成像镜头所摄取的图像拼接后的图像进行融合,对所述俯视单元的两个25mm超低照度镜头所摄取的图像拼接后的图像与所述俯视单元的两个8mm超低照度镜头所摄取的图像拼接后的图像进行融合。

8.如权利要求1-7任一项所述的飞行器,其特征在于,所述视频采集单元还包括陀螺仪、伺服平台,用于使前视单元的拍摄方向保持水平以及俯视单元的拍摄方向保持竖直。

9.如权利要求1-7任一项所述的飞行器,其特征在于,所述工控机还包括存储模块,用于对图像处理模块处理后的视频图像进行实时存储。

10.如权利要求1-7任一项所述的飞行器,其特征在于,所述工控机还包括回放模块,用于对存储的视频图像进行回放显示,以及视频选择模块,用于选择热成像图像或可见光图像输出到显示单元。

11.一种辅助飞行器安全飞行的方法,包括以下步骤:

检测照度值,根据得到的检测结果判断进入超低照度模式或进入红外模式;

当进入所述超低照度模式时,分别采集第一焦距超低照度图像若干幅和第二焦距超低照度图像若干幅,分别对焦距相同的超低照度图像进行图像拼接,得到第一焦距的超低照度拼接图像和第二焦距的超低照度拼接图像;

然后将第一焦距的超低照度拼接图像和第二焦距的超低照度拼接图像进行图像融合,得到融合后的超低照度图像,将所述融合后的超低照度图像发送给飞行器驾驶人员,显示融合后的超低照度图像,返回结束;

当进入所述红外模式时,分别采集第三焦距红外图像若干幅和第四焦距红外图像若干幅,分别对焦距相同的红外图像进行图像拼接,得到第三焦距的红外拼接图像和第四焦距的红外拼接图像;

然后将第三焦距的红外拼接图像和第四焦距的红外拼接图像进行图像融合,得到融合后的红外图像,将所述融合后的红外图像发送给飞行器驾驶人员,显示融合后的红外图像,返回结束。

12.根据权利要求11所述的辅助飞行器安全飞行的方法,

所述分别采集第一焦距超低照度图像和第二焦距超低照度图像,包括:分别采集前视方向上的第一焦距超低照度图像、前视方向上的第二焦距超低照度图像,采集俯视方向上的第一焦距超低照度图像、俯视方向上的第二焦距超低照度图像;

所述分别对焦距相同的超低照度图像进行图像拼接,得到第一焦距的超低照度拼接图像和第二焦距的超低照度拼接图像,包括:对所述前视方向上焦距相同的超低照度图像进行图像拼接,得到前视方向上的第一焦距的超低照度拼接图像和前视方向上的第二焦距的超低照度拼接图像;以及对所述俯视方向上焦距相同的超低照度图像进行图像拼接,得到俯视方向上的第一焦距的超低照度拼接图像和俯视方向上的第二焦距的超低照度拼接图像;

所述将所述第一焦距的超低照度拼接图像和所述第二焦距的超低照度拼接图像进行图像融合,得到融合后的超低照度图像,包括:将所述前视方向上的第一焦距的超低照度拼接图像和所述前视方向上的第二焦距的超低照度拼接图像进行图像融合,得到前视方向上融合后的超低照度图像;将所述俯视方向上的第一焦距的超低照度拼接图像和所述俯视方向上的第二焦距的超低照度拼接图像进行图像融合,得到俯视方向上融合后的超低照度图像。

13.根据权利要求11所述的辅助飞行器安全飞行的方法,

所述采集第三焦距红外图像和第四焦距红外图像,包括:分别采集前视方向上的第三焦距红外图像、前视方向上的第四焦距红外图像,采集俯视方向上的第三焦距红外图像、俯视方向上的第四焦距红外图像;

所述分别对焦距相同的红外图像进行图像拼接,得到第三焦距的红外拼接图像和第四焦距的红外拼接图像,包括:对所述前视方向上焦距相同的红外图像进行图像拼接,得到前视方向上的第三焦距的红外拼接图像和前视方向上的第四焦距的红外拼接图像;对所述俯视方向上焦距相同的红外图像进行图像拼接,得到俯视方向上的第三焦距的红外拼接图像和俯视方向的第四焦距的红外拼接图像;

所述将所述第三焦距的红外拼接图像和所述第四焦距的红外拼接图像进行图像融合,得到融合后的红外图像,包括:将所述前视方向上的第三焦距的红外拼接图像和所述前视方向上的第四焦距的红外拼接图像进行图像融合,得到前视方向上融合后的红外图像;以及将所述俯视方向上的第三焦距的红外拼接图像和所述俯视方向上的第四焦距的红外拼接图像进行图像融合,得到俯视方向上融合后的红外图像。

14.根据权利要求11所述的辅助飞行器安全飞行的方法,所述检测照度值,根据得到的检测结果选择进入超低照度模式或红外模式,包括:所述检测当前的照度值,如果得到的检测结果符合第一预设条件,则进入超低照度模式;否则进入红外模式。

15.根据权利要求11所述的辅助飞行器安全飞行的方法,所述方法还包括:检测前视拍摄方向是否处于水平,当检测到未处于水平时,调整方位至水平。

16.一种辅助飞行器安全飞行的装置,其特征在于,所述装置安装在飞行器上,在所述飞行器起飞、飞行以及降落时采集图像,包括:

模式选择模块,用于检测照度值,根据得到的检测结果选择进入超低照度模式或红外模式;

超低照度图像采集模块,用于当进入所述超低照度模式时,分别采集第一焦距超低照度图像若干幅和第二焦距超低照度图像若干幅;

超低照度图像拼接模块,用于分别对焦距相同的超低照度图像进行图像拼接,得到第一焦距的超低照度拼接图像和第二焦距的超低照度拼接图像;

超低照度图像融合模块,用于将所述第一焦距的超低照度拼接图像和所述第二焦距的超低照度拼接图像进行图像融合,得到融合后的超低照度图像,将所述融合后的超低照度图像发送给飞行器驾驶人员,显示所述融合后的超低照度图像;

红外图像采集模块,用于当进入所述红外模式时,分别采集第三焦距红外图像若干幅和第四焦距红外图像若干幅;

红外图像拼接模块,用于分别对焦距相同的红外图像进行图像拼接,得到第三焦距的红外拼接图像和第四焦距的红外拼接图像;

红外图像融合模块,用于将所述第三焦距的红外拼接图像和所述第四焦距的红外拼接图像进行图像融合,得到融合后的红外图像,将所述融合后的红外图像发送给飞行器驾驶人员,显示所述融合后的红外图像。

17.一种基于检测障碍提高起降安全性的方法,其特征在于,包括以下步骤:

拍摄设备调整自身方位,使前视拍摄方向为水平;

检测当前照度值,判断得到的检测结果是否符合超低照度处理条件;

当所述检测结果符合超低照度处理条件时,则通过超低照度摄像头采集当前位置的前视图像和俯视图像,经过拼接和融合后得到超低照度前视图像和超低照度俯视图像;

分别对拼接融合后的超低照度前视图像和超低照度俯视图像进行障碍检测,当检测到超低照度前视图像和/或超低照度俯视图像中存在障碍时,生成并发送告警信息,返回结束;

当所述检测结果不符合所述超低照度处理条件时,则通过红外热成像摄像头采集当前位置的前视图像和俯视图像,经过拼接和融合后得到红外级前视图像和红外级俯视图像;

分别对拼接和融合后的红外级前视图像和红外级俯视图像进行障碍检测,当检测到红外级前视图像和红外级俯视图像中存在障碍时,生成并发送告警信息,返回结束。

18.如权利要求17所述的方法,其中,所述拍摄设备调整自身方位使前视拍摄方向为水平,包括:

所述设备实时检测前视拍摄方向是否处于水平,当未处于水平时,调整自身位置,使前视拍摄方向为水平。

19.如权利要求17所述的方法,其中,所述通过超低照度摄像头采集当前位置的前视图像和俯视图像,包括:

通过超低照度摄像头采集若干幅前视图像和若干幅俯视图像;

将焦距相同的前视图像划分为一组,将每组焦距相同的前视图像拼接成一幅图像,得到该焦距对应的第一拼接前视图像;

对不同焦距的第一拼接前视图像进行图像融合,最终融合成一幅图像,作为超低照度前视图像;

将焦距相同的俯视图像划分为一组,将每组焦距相同的俯视图像拼接成一幅图像,得到该焦距对应的第一拼接俯视图像;

对不同焦距的第一拼接俯视图像进行图像融合,最终融合成一幅图像,作为超低照度俯视图像。

20.如权利要求17所述的方法,其中,所述通过红外热成像摄像头采集当前位置的前视图像和俯视图像,包括:

通过红外热成像摄像头采集若干幅前视图像和若干幅俯视图像;

将焦距相同的前视图像划分为一组,将每组焦距相同的前视图像拼接成一幅图像,得到该焦距对应的第二拼接前视图像;

对不同焦距的第二拼接前视图像进行图像融合,最终融合成一幅图像,作为红外级前视图像;

将焦距相同的俯视图像划分为一组,将每组焦距相同的俯视图像拼接成一幅图像,得到该焦距对应的第二拼接俯视图像;

对不同焦距的第二拼接俯视图像进行图像融合,最终融合成一幅图像,作为红外级俯视图像。

21.如权利要求17所述的方法,其中,所述前视图像具体包括:在前视方向上覆盖第一预设角度范围的图像;所述俯视图像具体包括:在俯视方向上覆盖第二预设角度范围的图像。

22.如权利要求17所述的方法,其中,所述分别对所述超低照度前视图像和所述超低照度俯视图像进行障碍检测,具体包括:

判断所述超低照度前视图像和/或所述超低照度俯视图像中是否存在图像特征点,是则提取所述图像特征点,根据所述图像特征点绘制障碍图像,并在对应的超低照度前视图像和/或超低照度俯视图像中标记所述障碍图像,以此确定存在障碍;否则确定不存在障碍。

23.如权利要求17所述的方法,其中,所述当检测到所述超低照度前视图像和/或所述超低照度俯视图像中存在障碍时,生成并发送告警信息包括:

通过卫星定位所述障碍的位置信息,根据所述障碍的位置信息,以及标记有所述障碍图像的所述超低照度前视图像和/或超低照度俯视图像,生成告警信息,发送所述告警信息。

24.如权利要求17所述的方法,其中,所述当所述检测结果符合超低照度处理条件时,则通过超低照度摄像头采集当前位置的超低照度前视图像和超低照度俯视图像,具体包括:

当所述检测结果符合超低照度处理条件时,检测飞行状态,

如果处于起飞状态或降落状态或飞行状态,则通过超低照度摄像头采集当前位置的超低照度前视图像和超低照度俯视图像。

25.如权利要求17所述的方法,其中,所述当所述检测结果不符合所述超低照度处理条件时,则通过红外热成像摄像头采集当前位置的红外级前视图像和红外级俯视图像,具体包括:

当所述检测结果不符合所述超低照度处理条件时,检测飞行状态,

如果处于起飞状态或降落状态或飞行状态,则通过红外级摄像头采集当前位置的红外级前视图像和红外级俯视图像。

26.一种基于检测障碍提高起降安全性的设备,其特征在于,包括:

方位调整模块,用于调整自身方位,使前视拍摄方向为水平;

照度检测模块,用于检测当前照度值,判断得到的检测结果是否符合超低照度处理条件;

星光采集模块,用于当所述检测结果符合超低照度处理条件时,则通过超低照度摄像头采集当前位置的超低照度前视图像和超低照度俯视图像并进行拼接和融合处理;

星光障碍检测模块,用于分别对经过拼接融合后的超低照度前视图像和超低照度俯视图像进行障碍检测,当检测到所述超低照度前视图像和/或超低照度俯视图像中存在障碍时,生成并发送告警信息;

红外采集模块,用于当所述检测结果不符合所述超低照度处理条件时,则通过红外热成像摄像头采集当前位置的红外级前视图像和红外级俯视图像并进行拼接和融合处理;

红外障碍检测模块,用于分别对拼接融合后的所述红外级前视图像和所述红外级俯视图像进行障碍检测,当检测到所述红外级前视图像和/或红外级俯视图像中存在障碍时,生成并发送告警信息。

27.一种基于数据同步的避免碰撞障碍的方法,其特征在于,包括:

飞行器获取当前的位置信息,根据所述位置信息组织获取环境信息请求,并将所述获取环境信息请求发送至数据中心;

当接收到所述数据中心返回的环境信息响应时,从所述环境信息响应中获取障碍信息,将其作为历史障碍信息,从所述环境信息响应中获取飞行参数,将其作为历史飞行参数;

根据自身的飞行状态采集环境图像,从所述环境图像中获取当前障碍信息,根据所述当前障碍信息、所述历史障碍信息以及所述历史飞行参数,在所述环境图像上标记该障碍,显示已标记障碍的环境图像;

当避开所述障碍时,获取避开所述障碍过程中的飞行参数,将其作为当前飞行参数,将所述当前位置信息、所述当前飞行参数以及所述当前障碍信息发送至数据中心。

28.如权利要求27所述的方法,其中,所述飞行器获取当前位置信息,包括:

所述飞行器采用卫星定位系统获取经度、纬度以及海拔高度,将所述经度、所述纬度以及所述海拔高度作为当前位置信息。

29.如权利要求27所述的方法,其中,从所述环境信息响应中获取障碍信息,将其作为历史障碍信息,包括:

从所述环境信息响应中获取障碍的位置信息、尺寸信息、移动属性信息,将所述障碍的位置信息、尺寸信息和移动属性信息作为历史障碍信息。

30.如权利要求27所述的方法,其中,所述根据自身的飞行状态采集环境图像,具体包括:

获取自身的飞行状态,如果是起飞状态或降落状态或飞行状态,则采集前视图像和俯视图像,将采集到的图像作为环境图像。

31.如权利要求27所述的方法,其中,所述从所述环境图像中获取当前障碍信息,具体包括:

对于在同一方向上采集到的环境图像,将相同焦距的环境图像进行图像拼接,拼接成一幅图像,将该方向上不同焦距的拼接后的图像进行图像融合,得到融合后的图像,从所述融合后的图像上提取特征点,当提取到特征点时,根据所述特征点绘制障碍,并标记所述障碍,通过卫星定位系统获取所述障碍的位置信息,根据所述障碍的位置信息以及标记所述障碍的图像,计算所述障碍的尺寸信息、移动属性信息,将所述障碍的位置信息、尺寸信息、移动属性信息作为当前障碍信息。

32.如权利要求27所述的方法,其中,所述根据所述当前障碍信息、所述历史障碍信息以及所述历史飞行参数在所述环境图像上标记障碍,包括:

判断所述当前障碍信息与所述历史障碍信息是否相同,是则在所述环境图像上标记障碍,并且提示所述历史飞行参数;否则根据所述当前障碍信息在所述环境图像上标记障碍。

33.如权利要求27所述的方法,其中,所述方法还包括:在标记障碍的图像上绘制所述障碍的移动轨迹;

所述绘制所述障碍的移动轨迹,包括:

每隔预设时间定位一次所述障碍,在每次定位所述障碍时,获取所述障碍所处的海拔、俯仰角、方位角,以及获取连续两次定位所述障碍时所述障碍的位移;

根据所述障碍所处的海拔、俯仰角、方位角以及所述障碍的位移,计算所述障碍移动的轨迹信息,以及所述障碍的运动方向和运动速度;

根据所述障碍移动的轨迹信息和所述障碍的运动方向和运动速度,模拟所述障碍在三维空间中将要移动的轨迹;

绘制所述障碍移动的轨迹信息以及在三维空间中将要移动的轨迹。

34.如权利要求27所述的方法,其中,所述采集环境图像,包括:

检测当前照度值,根据得到的检测结果选择对应的摄像模式采集环境图像,

当所述检测结果符合超低照度处理条件时,则通过超低照度摄像头采集环境图像;

当所述检测结果不符合所述超低照度处理条件时,则通过红外热成像摄像头采集环境图像。

35.如权利要求27所述的方法,其中,所述方法还包括:

所述数据中心接收到所述当前位置信息、所述当前飞行参数以及所述当前障碍信息时,获取与所述当前位置信息对应的飞行参数以及障碍信息,用所述当前飞行参数替换原来的飞行参数,用所述当前障碍信息替换原来的障碍信息。

36.一种基于数据同步的避免碰撞障碍的飞行器,其特征在于,包括:

信息请求模块,用于获取当前的位置信息,根据所述位置信息组织获取环境信息请求,并将所述获取环境信息请求发送至数据中心;

信息接收模块,用于当接收到所述数据中心返回的环境信息响应时,从所述环境信息响应中获取障碍信息,将其作为历史障碍信息,从所述环境信息响应中获取飞行参数,将其作为历史飞行参数;

障碍检测模块,用于根据自身的飞行状态采集环境图像,从所述环境图像中获取当前障碍信息,根据所述当前障碍信息、所述历史障碍信息以及所述历史飞行参数,在所述环境图像上标记该障碍,显示已标记障碍的环境图像;

数据同步模块,用于当避开所述障碍时,获取避开所述障碍过程中的飞行参数,将其作为当前飞行参数,将所述当前位置信息、所述当前飞行参数以及所述当前障碍信息发送至数据中心。

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