一种基于UWB阵列的无人机自主避障系统及其方法与流程

文档序号:12270207阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于UWB阵列的无人机自主避障系统,包括机体,其特征在于,还包括采集单元、接收单元、判断单元、控制单元、执行机构,其中:

采集单元:采集机体四周障碍物与机体之间的距离数据,并将采集的距离数据传输给接收单元;

接收单元:接收采集单元传输的距离数据,并将距离数据传输给判断单元;

判断单元:接收接收单元传输的距离数据,发送判断信息到控制单元;

控制单元:接收判断单元传输的判断信息,发送航向驱动指令到执行机构;

执行机构:接收控制单元传输的航向驱动指令,控制机体的飞行方向、飞行高度和飞行姿态。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障系统,其特征在于,所述的采集单元包括N个UWB测距传感器阵列、N为≥6的正整数,UWB测距传感器阵列以中心对称的方式沿机体的周围均匀设置,所述中心对称点为机体的重心。

3.根据权利要求1所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障系统,其特征在于,所述的采集单元包括UWB测距传感器阵列,所述UWB测距传感器阵列分别设置在机体顶部、底部、左侧、右侧、前侧、后侧方向,每个方向至少包括1个UWB测距传感器阵列。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障系统,其特征在于,在UWB测距传感器阵列中包括M个UWB传感器、M为≥2的正整数,所述UWB传感器以测量方向轴发散的形式排列成阵列。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障系统,其特征在于,在UWB测距传感器阵列还包括不同量程的测距传感器。

6.一种基于UWB阵列的无人机自主避障方法,其特征在于,包括以下步骤:

A:将采集单元中的UWB测距传感器阵列均开启,位于机体顶部、底部、左侧、右侧、前侧、后侧的UWB测距传感器阵列均对障碍物与机体之间的距离数据进行采集,并将采集的距离数据传输给接收单元;

B:接收单元接收UWB测距传感器阵列传输的距离数据,并将距离数据传输给判断单元;

C:判断单元将接收单元传输的距离数据解算成多个距离,并将不同的距离模拟出障碍物大小和形状,同时取其中最小距离与预设距离进行比较,当该距离小于预设距离时,改变自身航向为预设航向,调整飞行高度和飞行姿态以躲避障碍物。

7.根据权利要求6所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障方法,其特征在于,所述步骤C中对障碍物的确定方法如下:

C1:利用每个方向上均装配的两个UWB传感器构造出避障系统,利用该避障系统构造观测场景的反射图;

C2:将反射图上所有反射点的值归一化到0~255范围内;

C3:遍历反射图,统计每个反射值出现的次数;

C4:当在预设范围内的反射点总个数超过预设阔值时则确定为障碍物。

8.根据权利要求6所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障方法,其特征在于,步骤C中所述的预设航向至少包括机体顶部方向、底部方向、左侧方向、右侧方向、前侧方向、后侧方向。

9.根据权利要求6所述的一种基于UWB阵列的无人机自主避障方法,其特征在于,步骤C中预设航向的确定方法包括以下步骤:

C5:当改变自身航向为第一预设航向后,检测到与该预设航向前方的障碍物的距离小于预设距离时,改变自身航向为第二预设航向;

C6:当改变自身航向为第二预设航向飞行时,仍检测到与该预设航向前方的障碍物的距离小于预设距离时,改变自身航向为第三预设航向;

C7:依次类推,直到检测不到与任意一个方向的障碍物的距离小于预设距离,升高预设高度后保持初始操控方向继续飞行。

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