一种无人机的混合避障装置的避障方法与流程

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机的混合避障装置的避障方法。

背景技术：

无人机工作在室内较为复杂的环境下，单一的激光测距模块由于发射激光束角小，探测某一角度方向的准确度高，但是探测范围比较狭窄，会出现激光测距未检测到障碍物，但障碍物触碰到无人机边缘的情况。采用束角范围较大的的超声波模块能够探测某一大方向的障碍物距离，但是不能够对障碍物的轮廓进行精确描述；将激光测据和超声波测据数据结合起来能够较为快速准确地完成飞行方向的障碍物检测，寻找通道飞过障碍物，尤其在室内或者障碍物密集的地方，寻找障碍物之间能够通过的空隙十分必要。

中国专利申请号：201810128813.7公开了一种无人机自动避障方法和装置，无人机自动避障过程包括三个步骤：步骤一：感知障碍阶段；步骤二：绕过障碍阶段；步骤三：场景建模和路径搜索阶段；该无人机内部稳定规避障碍系统包括无人机机载信息采集系统和pc地面站回控无人机系统，机载信息采集系统分为组合导航信息系统和图像传输存储系统。该一种无人机自动避障方法和装置，通过在无人机内设有机载信息采集系统和pc地面站回控无人机系统，机载信息采集系统由组合导航信息系统和图像传输存储系统组成，该无人机在避障过程中对组合导航信息系统和图像传输存储系统进行测试，从而验证了系统的完整性和实时性以及算法的有效性，提高避障效率，该发明难以应用在室内或障碍物密集的地方。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人机的混合避障装置的避障方法，包括避障装置，通过设置激光测距和超声波测距混合测距，并将测量数据结合起来能够较为快速准确地完成飞行方向的障碍物检测，同时设置激光成像模块和图像对比模块来对障碍物的空隙进行成像和与无人机自身进行对比，从而判断能否穿过空隙，进而选择合适的飞行路径，本发明能够完成在较复杂的室内或其他障碍物密集的环境中进行有效的避障飞行。

一种无人机的混合避障装置的避障方法，包括避障装置，所述避障装置包括装置本体、控制器、数据传输模块、数据处理模块、激光测距模块、超声波测距模块、激光成像模块和图像比对模块，所述装置本体的正前方设有激光发射器和激光接收器，且装置本体的正前方还设有超声波发生器和超声波接收器；

所述控制器用于控制避障装置的关闭和开启，关闭避障装置后能够使用控制器手动操纵无人机飞行，所述数据传输模块用于实现控制器与避障装置和无人机飞行控制系统的数据交互，所述数据处理模块用于处理激光测距模块和超声波测距模块的探测信息并控制无人机飞行，所述激光测距模块通过激光在无人机飞行时测量前方障碍物距离，所述超声波测距模块通过超声波在无人机飞行时测量前方障碍物距离，所诉激光成像模块利用激光扫描障碍物，将激光反射回来，得到的排布顺序不同而成像，用图像落差来反映所成的像，所述图像比对模块用于将所成的像与无人机自身的尺寸进行对比。

所述避障方法是：

在无人机向某一方向飞行时，当超声波和激光检测都到障碍物且距离相同时，按普通规避策略进行障碍物规避；

当激光测距模块检测到的障碍物距离大于超声波测距模块检测到的障碍物距离时，说明障碍物存在空隙，此时数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制无人机通过上下左右飞行，激光成像模块根据反射回来的激光对空隙的大小和形状进行成像，成像完成后图像比对模块对空隙所成的像与无人机自身的尺寸进行对比，对比完成后图像比对模块判断无人机是否能够飞过去，并将对比结果发送给数据处理模块，如果能够飞过去则数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制飞机以合适高度和合适的左右距离穿过可飞行空间，如果不能够飞过去则按照普通规避策略变换方向飞行。

优选的，所述无人机飞行控制系统为嵌入式飞行控制系统。

优选的，所述激光测距模块、激光成像模块、图像比对模块、激光发射器和激光接收器为一个激光避障系统，只能同时开启或关闭。

优选的，所述超声波测距模块、超声波发生器和超声波接收器为一个超声波避障系统，只能同时开启或关闭。

优选的，所述控制器还能够单独控制激光避障系统和超声波避障系统的开启或关闭。

优选的，所述普通规避策略为无人机前方遇到障碍物后，无人机选择上下左右某一方向一直飞行直至能够避开障碍物，若该方向最终无法规避开障碍物则再换一个方向飞行，若上下左右四个方向都无法规避开障碍物，则回到原始位置后再向后返回飞行。

本发明的优点在于：通过设置激光测距和超声波测距混合测距，并将测量数据结合起来能够较为快速准确地完成飞行方向的障碍物检测，同时设置激光成像模块和图像对比模块来对障碍物的空隙进行成像和与无人机自身进行对比，从而判断能否穿过空隙，进而选择合适的飞行路径，本发明能够完成在较复杂的室内或其他障碍物密集的环境中进行有效的避障飞行。

附图说明

图1为本发明的系统原理图；

图2为本发明的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

如图1至图2所示，一种无人机的混合避障装置的避障方法，包括避障装置，所述避障装置包括装置本体、控制器、数据传输模块、数据处理模块、激光测距模块、超声波测距模块、激光成像模块和图像比对模块，所述装置本体的正前方设有激光发射器和激光接收器，且装置本体的正前方还设有超声波发生器和超声波接收器；

所述控制器用于控制避障装置的关闭和开启，关闭避障装置后能够使用控制器手动操纵无人机飞行，所述数据传输模块用于实现控制器与避障装置和无人机飞行控制系统的数据交互，所述数据处理模块用于处理激光测距模块和超声波测距模块的探测信息并控制无人机飞行，所述激光测距模块通过激光在无人机飞行时测量前方障碍物距离，所述超声波测距模块通过超声波在无人机飞行时测量前方障碍物距离，所诉激光成像模块利用激光扫描障碍物，将激光反射回来，得到的排布顺序不同而成像，用图像落差来反映所成的像，所述图像比对模块用于将所成的像与无人机自身的尺寸进行对比。避障装置受到控制器的控制。

所述避障方法是：

在无人机向某一方向飞行时，当超声波和激光检测都到障碍物且距离相同时，按普通规避策略进行障碍物规避；

当激光测距模块检测到的障碍物距离大于超声波测距模块检测到的障碍物距离时，说明障碍物存在空隙，此时数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制无人机通过上下左右飞行，激光成像模块根据反射回来的激光对空隙的大小和形状进行成像，成像完成后图像比对模块对空隙所成的像与无人机自身的尺寸进行对比，对比完成后图像比对模块判断无人机是否能够飞过去，并将对比结果发送给数据处理模块，如果能够飞过去则数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制飞机以合适高度和合适的左右距离穿过可飞行空间，如果不能够飞过去则按照普通规避策略变换方向飞行。完成在较复杂的室内或其他障碍物密集的环境中进行有效的避障飞行。

实施例二：

如图1至图2所示，一种无人机的混合避障装置的避障方法，包括避障装置，所述避障装置包括装置本体、控制器、数据传输模块、数据处理模块、激光测距模块、超声波测距模块、激光成像模块和图像比对模块，所述装置本体的正前方设有激光发射器和激光接收器，且装置本体的正前方还设有超声波发生器和超声波接收器；

所述控制器用于控制避障装置的关闭和开启，关闭避障装置后能够使用控制器手动操纵无人机飞行，所述数据传输模块用于实现控制器与避障装置和无人机飞行控制系统的数据交互，所述数据处理模块用于处理激光测距模块和超声波测距模块的探测信息并控制无人机飞行，所述激光测距模块通过激光在无人机飞行时测量前方障碍物距离，所述超声波测距模块通过超声波在无人机飞行时测量前方障碍物距离，所诉激光成像模块利用激光扫描障碍物，将激光反射回来，得到的排布顺序不同而成像，用图像落差来反映所成的像，所述图像比对模块用于将所成的像与无人机自身的尺寸进行对比。

所述避障方法是：

在无人机向某一方向飞行时，当超声波和激光检测都到障碍物且距离相同时，按普通规避策略进行障碍物规避；

当激光测距模块检测到的障碍物距离大于超声波测距模块检测到的障碍物距离时，说明障碍物存在空隙，此时数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制无人机通过上下左右飞行，激光成像模块根据反射回来的激光对空隙的大小和形状进行成像，成像完成后图像比对模块对空隙所成的像与无人机自身的尺寸进行对比，对比完成后图像比对模块判断无人机是否能够飞过去，并将对比结果发送给数据处理模块，如果能够飞过去则数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制飞机以合适高度和合适的左右距离穿过可飞行空间，如果不能够飞过去则按照普通规避策略变换方向飞行。

所述无人机飞行控制系统为嵌入式飞行控制系统。

所述激光测距模块、激光成像模块、图像比对模块、激光发射器和激光接收器为一个激光避障系统，只能同时开启或关闭。这几个装置需要同时配合使用才能起到理想的作用。

所述超声波测距模块、超声波发生器和超声波接收器为一个超声波避障系统，只能同时开启或关闭。这几个装置需要同时配合使用才能达到想要的工作目的。

所述控制器还能够单独控制激光避障系统和超声波避障系统的开启或关闭。在一些开阔的地形不需要使用本发明所述方法时可以选择性关闭部分设备和系统。

所述普通规避策略为无人机前方遇到障碍物后，无人机选择上下左右某一方向一直飞行直至能够避开障碍物，若该方向最终无法规避开障碍物则再换一个方向飞行，若上下左右四个方向都无法规避开障碍物，则回到原始位置后再向后返回飞行。

具体实施方式及原理：

无人机飞行时，启动本装置，在没有障碍物时无人机正常飞行，无人机正常飞行时激光测距模块和超声波测距模块始终工作测量前方障碍物与无人机自身之间的距离，当激光测距模块检测到的障碍物距离小于或等于超声波测距模块检测到的障碍物距离时，无人机采用普通规避策略变换方向飞行；

当激光测距模块检测到的障碍物距离大于超声波测距模块检测到的障碍物距离时，说明障碍物存在空隙，此时数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制无人机通过上下左右飞行，激光成像模块根据反射回来的激光对空隙的大小和形状进行成像，成像完成后图像比对模块对空隙所成的像与无人机自身的尺寸进行对比，对比完成后图像比对模块判断无人机是否能够飞过去，并将对比结果发送给数据处理模块，如果能够飞过去则数据处理模块通过无人机飞行控制系统控制飞机以合适高度和合适的左右距离穿过可飞行空间，如果不能够飞过去则按照普通规避策略变换方向飞行。

基于上述，本发明通过设置激光测距和超声波测距混合测距，并将测量数据结合起来能够较为快速准确地完成飞行方向的障碍物检测，同时设置激光成像模块和图像对比模块来对障碍物的空隙进行成像和与无人机自身进行对比，从而判断能否穿过空隙，进而选择合适的飞行路径，本发明能够完成在较复杂的室内或其他障碍物密集的环境中进行有效的避障飞行。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。