可在夜间判断障碍物距离的无人的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可在夜间判断障碍物距离的无人机，无人机主体外侧安装有激光光源，如果无人机主体前方有障碍物，光束会打在障碍物上，形成光斑，距离障碍物越近，光斑越大。操作员可凭无人机上安装的示宽灯打在障碍物上的宽度，与光斑大小对比，判断无人机与障碍物距离，及时作出避让指令。本实用新型使得无人机在夜间也可以判断飞行前方是否有障碍物，结构简单，能够满足实际的应用需求。
【专利说明】可在夜间判断障碍物距离的无人机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无人驾驶飞行系统，特别涉及一种可在夜间判断障碍物距离的无人机。
【背景技术】
[0002]无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，广泛应用于军事，科研和生活领域，可以在火灾、地震等灾害现场替代地面交通工具，到达环境恶劣的场所查看情况进行救援，也可以在气象、航天方面进行数据采集和勘探，也可用在核辐射探测、航空摄影、航空探矿、交通巡逻、治安监控等方面。
[0003]无人机在飞行中一般由操作员操作无人机的飞行路径。但由于无人机在低空飞行，会穿过很多建筑物和桥梁等，操作员在地面会很难精确观测无人机的实际飞行状况，容易撞到障碍物，尤其在夜晚飞行时，由于环境光的影响，光靠肉眼观难以看无人机的飞行状况，所以也很难判断无人机与障碍物的实际距离，及时作出转向减速等决定。
实用新型内容
[0004]为了解决无人机在夜晚飞行无法正确判断与障碍物距离的问题，本实用新型提供了一种可在夜间判断障碍物距离的无人机。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种可在夜间判断障碍物距离的无人机，包括无人机主体、光源、CXD相机、控制模块、与示宽灯；所述光源与CCD相机具有多组，分别相邻安装在无人机主体四周的外侧壁，所述CCD相机的拍摄镜头对准光源的光发射方向；所述CCD相机与控制模块相连接，所述示宽灯安装在无人机主体四周的边缘处。
[0007]其进一步的技术方案为:所述无人机主体为多旋翼无人机或者无人直升机。
[0008]其进一步的技术方案为:所述光源为激光光源或者聚光灯。
[0009]本实用新型的有益技术效果是:
[0010]本实用新型提供了一种可在夜间判断障碍物距离的无人机，只需要在普通的无人机外侧安装激光发射装置，就可以实现无人机在夜间飞行过程中自动测量与障碍物的距离的功能，及时发出信号，使得无人机操作员及时改变无人机航线，避让障碍物。使用肉眼也能轻松判断无人机与障碍物的距离。由于所用技术均为成熟的技术，所以功能可靠性高，实现简单，价格低廉。无人机使用中经常需要在夜间进行低空飞行，穿越城市中房屋、墙壁等障碍物，本实用新型解决了很大的实际问题，有很高的应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的示意图。
[0012]图2是本实用新型的俯视图。
[0013]图3是本实用新型人工避让的光斑示意图。
【具体实施方式】
[0014]图1是本实用新型的示意图，无人机主体I四周外侧相邻安装有多组光源2和CXD相机3。光源2可以是激光光源和聚光灯。本实施例中光源2为激光光源。不宽灯5安装在无人机主体I四周的边缘处。图2是本实用新型的俯视图。在本实施例中，无人机主体I的四周外侧安装有8组光源2和CXD相机3，每相邻两组间隔45度；并且安装有8个示宽灯5，每相邻两个示宽灯之间间隔45度，工作时每两个互成180度的示宽灯为一组，共同指示无人机的宽度。
[0015]无人机在飞行过程中，光源2不断对外发出激光。由于无人机主体I四周都装有光源2,因此无人机主体I的任何方向有障碍物,激光光束会打在障碍物上,形成多个光斑，光斑大小与无人机与障碍物的距离有关，设在距离光源z处的光斑半径ω (ζ)，则关系如下所示:
[0016]ω (ζ) = ω 0(1+( λ ζ/π W02)2)1/2
[0017]上式为激光物理学的公知常识，可以在相关教科书和教学资料中查到，其中，ζ为光源到障碍物的距离，ω(ζ)为激光光斑的半径，其余参数为与激光光源本身有关的固定值。可以从上式中看出，光斑半径ω (ζ)与光源到障碍物的距离ζ成正相关的关系，距离越近，激光光斑的半径越小，距离越远，激光光斑的半径越大。根据这个原理，可以由激光发射器投射在障碍物上的光斑大小判断无人机与障碍物的距离。
[0018]一、人工避让
[0019]无人机操作员应事先预设一个与障碍物的警示距离L，在此警示距离时，把光源2在障碍物上所形成的光斑的宽度W调节到与示宽灯5在障碍物上所形成的无人机轮廓宽度W相等。在实飞时，当光源2把激光光束打在障碍物上(如高楼外墙上)形成光斑时，示宽灯也在障碍物上照射出无人机机体的宽度。此时操作员可通过肉眼观察，发现多个光斑中只要有任何一个的半径大于示宽灯半径时，说明无人机距离障碍物过近，需要改变航线，进行避让。
[0020]如图3所示，无人机主体I上的一组光源2和CXD相机3正对障碍物8，与该组光源2和(XD相机3成90度的两个不宽灯5为一组,共同在障碍物8上形成一对宽度光斑7,一对宽度光斑7之间的距离即为无人机的宽度W。其他光源2也形成光斑6打在障碍物8或者四周其他障碍物上，若此时操作员发现任何一个光斑6的半径大于W，则说明无人机距离障碍物过近，需要改变航线，进行避让。
[0021]二、自动避让
[0022]当光源2不断向外发射激光光束的同时，CCD相机3的镜头朝向激光照射的方向，不断拍照。CCD相机3能够把光学影像转化为数字信号，传输给控制模块4，控制模块4包括了无人机的无线操作系统，可以将接受到的数字信号发送给无人机操作员。无人机操作员的工作站中应该事先储存有作为对比的光斑半径等数据，当操作员发现CCD相机3拍摄到的光斑半径大于作为对比的光斑半径时，说明无人机距离障碍物过近，需要改变航线，进行避让。CCD相机3的拍照频率与无人机的飞行速度有关，当无人机飞行速度快时，拍照频率要相应提高，避免无人机不能及时对障碍物做出反应而发生撞击。
[0023]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可在夜间判断障碍物距离的无人机，其特征在于:包括无人机主体(I)、光源(2)、CCD相机(3)、控制模块(4)与示宽灯(5);所述光源⑵与CCD相机(3)具有多组，分别相邻安装在无人机主体⑴四周的外侧壁，所述CCD相机(3)的拍摄镜头对准光源(2)的光发射方向；所述CCD相机(3)与控制模块(4)相连接；所述示宽灯(5)安装在无人机主体(I)四周的边缘处。
2.如权利要求1所述的可在夜间判断障碍物距离的无人机，其特征在于:所述无人机主体(I)为多旋翼无人机或者无人直升机。
3.如权利要求1所述的可在夜间判断障碍物距离的无人机，其特征在于:所述光源(2)为激光光源或者聚光灯。
【文档编号】G05D1/10GK203950203SQ201420310917
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】陈乐春 申请人:江苏数字鹰科技发展有限公司