一种无人机避障用信息采集模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及航空科学技术领域，尤其涉及一种无人机避障用信息采集模块。
【背景技术】
[0002] 近年来，多轴无人机发展迅猛。无人机在飞行过程中，其飞行环境信息很难完全预 知，经常会遇到突发威胁或障碍，此时，预先规划的全局航迹路径已无法满足要求。为达到 预期的目的，需要有实时侦测并避开障碍物的功能，对路径及其周边环境及威胁进行分析 评估，规划一条合理的航迹路径，然后让无人机据此重新规划航迹路径飞行以避开前方障 碍，继续完成任务。
[0003] 目前，国内外研究者们陆续提出了许多无人机实时避障解决方案，然而避障解决 方案都是基于二维平面的无人机避障技术，无法实现高精度的自主避障。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种无人机避障用信息采集模块，实 施对飞行器前进方向上立体场景的信息采集，以便实现无人机的高精度自主避障。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0006] -种无人机避障用信息采集模块，所述采集模块用于实现对飞行器前进方向上立 体场景的信息采集，包括：
[0007] 多个激光发射头和一个感光元件，所述多个激光发射头以所述感光元件为中心在 所述感光元件四周布置。
[0008] 进一步地，所述激光发射头全部装有同型号的柱形透镜，所述柱形透镜使得所述 激光发射头产生扇面角度一致的直线光斑;每个激光发射头的安装角度使其直线光斑在前 方竖直平面上投影形成预设形状的包络线区域，并在所述包络线区域内形成激光网格。
[0009] 本实用新型提供的采集模块可采集无人机前进方向上立体场景信息，在满足无人 机机载设备轻量化的要求下，针对多轴无人机的飞行特点，基于激光测距阵列进行障碍物 探测，能够在三维环境中沿飞行方向有效地为多轴无人机实现实时地侦测并避开障碍物， 实现高精度的自主避障。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法的实现流程图；
[0011] 图2为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法具体实施例的实现流程图；
[0012] 图3为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法中包络线区域示意图；
[0013] 图4为本实用新型实施例所适用的无人机避障方法中三维监察区域的示意图；
[0014] 图5为本实用新型实施例提供的无人机避障系统的结构示意图；
[0015] 图6为本实用新型实施例提供的信息采集模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附 图，对本实用新型进一步详细说明。
[0017] 图1示出了本实用新型实施例所适用的无人机避障方法，如图1所示，所述方法包 括下述步骤：
[0018] 步骤101，采用激光测距阵列在所述无人机的前进方向上进行立体场景信息采集；
[0019] 这里，所述激光测距阵列由多个激光发射头和一个感光元件产生，所述感光元件 位于正中，多个激光发射头布置于所述感光元件四周；
[0020] 相应地，该方法还包括:所述激光发射头装有柱形透镜，使其产生扇面角度一致的 直线光斑;所述直线光斑的的角度根据所述无人机实际飞行环境以及障碍物特征进行调整 以使所有直线光斑在前方竖直平面上投影形成预设形状的包络线区域并在包络线区域内 形成激光网格，具体可参考图3，如图3所示，在所述竖直平面建立之交坐标系Χ0Υ;对每束直 线光斑进行编号:A-K、1-11，A_K中任何一个可与1-11中任何一个相交，反之亦然，其交点可 用两位字符表示，如B 2;所述激光网格，在包络线内越靠近中心的区域，激光网格密度越大， 以保证在无人机前进方向上的正前方保持有较高的障碍物识别精度。
[0021 ]具体地，根据所述无人机的飞行状态，按照/ = ^确定安全停止距离;其中，1为安 2a 全停止距离，v为所述无人机的最大飞行速度，a为所述无人机减速时旋翼推力提供的加速 度；
[0022] 根据所述无人机的外型规格和安全飞行距离，按照R= Ι+r确定安全飞行半径;其 中，R为安全飞行半径，r为所述无人机旋翼外接圆半径；
[0023] 根据所述安全飞行半径，构建障碍侦测范围，在前进方向水平面上形成一长方形 障碍侦测区域，按与无人机机体距离由近及远分为急停区、减速区、警示区及安全区，具体 可参考图4;
[0024]激光发射头发出的直线光斑在前方竖直平面投影，形成预设形状的包络线区域， 包络线区域内形成激光网格，根据所述包络线区域，构成具有预设厚度和角度的饼状三维 监察区域，具体可参考图4,该三维监察区域以无人机飞行方向所在的水平面为界，其在水 平面以下部分较水平面以上部分窄，以减少地面干扰，以使无人机能够容忍一定的俯仰角， 并保持较远的障碍监察距离；
[0025]激光发射头按照预定顺序及时间间隔，对三维监察区域进行扫描，收集三维监察 区域内障碍物信息。如图4所示，对于障碍物Z，激光发射头能够接收到编号为C、D、E、3、4、5 的光线的反馈信息；
[0026]步骤102,根据采集到的立体场景信息，对所述无人机的前方进行障碍点侦测，确 定避障路径；
[0027]具体地，根据采集到的三维监察区域内障碍物信息，计算障碍物所在区域，确定障 碍物的大小、方向及位置;根据所述无人机的运动状态以及障碍物所在区域与无人机的几 何关系，判断应对措施，确定避障路径。例如，如图4所示，对于障碍物Z，采集到的三维监察 区域内障碍物信息包括编号为(：、0』、3、4、5的光线的反馈信息;则根据该些障碍物信息，确 定由激光束B、F、2、6形成的四边形B6B2F2F6内部即为障碍物所在区域。
[0028] 步骤103,按照所述避障路径进行飞行。
[0029] 具体地，所述无人机按照所述避障路径，完成减速、急停或绕行等动作。
[0030]图2示出了本实用新型实施例提供的无人机避障方法具体实施例的实现流程图， 如图2所示，所述实施例为无人机应用本实用新型避障