一种基于北斗导航的无人机防撞及预警装置的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种基于北斗导航的无人机防撞及预警装置。

背景技术

随着无人机技术的发展，目前无人机在各行业领域的应用越来越广泛。无人机在跟多复杂的环境下飞行，就很容易发生碰撞等情况，传统无人机上的测距系统只是固定测量某个特定方向，而无法同时兼顾前后及地面等多个方向的距离测定。而且现有的无人机防碰撞装置，大部分都是通过无人机集成传感器采集飞行中无人机运行状态，获取障碍物信息并分析是否存在碰撞的可能，虽然高灵敏度传感器可以获得精准数据，但其采集距离却有限，观察范围也较小。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于北斗导航的无人机防撞及预警装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗导航的无人机防撞及预警装置，包括地面控制中心、无人机终端、北斗导航模块、无线通信模块和检测模块，所述无人机终端上集成有飞行控制模块、摄像模块，所述摄像模块与飞行控制模块电连接，所述北斗导航模块和无线通信模块各自通过串口与飞行控制模块双向电连接，所述北斗导航模块与射频电路模块电连接，所述北斗导航模块与飞行控制模块之间双向电连接的串口为一级串口，所述无线通信模块与飞行控制模块双向电连接的串口为二级串口，且所述一级串口优先级高于二级串口，所述无人机终端中的飞行控制模块通过无线通信模块与地面控制中心进数据传输；

所述摄像模块在无人机飞行期间实时采集各方向图像，并传输至检测模块，所述摄像模块包括至少四个摄像模组；

所述检测模块包括接收单元、校验单元及比对单元，所述接收单元接收摄像模块传输的图像，所述校验单元提取图像的特征信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离，再根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离，所述比对单元对比无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。

进一步的，还包括控制电路，所述控制电路用于在无人机控制模块接收到检测模块发出的预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动。

进一步的，所述无线通信模块为gsm模块或lte模块或wifi网路模块。

进一步的，所述摄像模块为ccd摄像机。

进一步的，所述无人机终端还集成有障碍物检测模块、电量过低报警模块、存储模块，所述障碍物检测模块、电量过低报警模块、存储模块分别与飞行控制模块电连接。

进一步的，还包括云服务器模块，所述云服务器模块与无线通信模块连接。

进一步的，无人机控制模块收到预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动，当无人机向除该方向以外的任一方向移动后，则解锁无人机向该方向移动。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)、本发明中地面控制中心通过无线通信模块向无人机终端发送飞行指令，其中飞行指令包括飞行路线、飞行起点、飞行终点等信息，无人机终端接收到飞行指令后，无人机通过北斗导航模块获取实时位置，同时将飞行路线的位置信息，与当前位置信息比较，保证无人机自动巡逻过程中不偏离线路，而且在飞行过程中通过摄像模块沿途拍摄其画面，并通过无线通信模块向地面控制中心发送在巡逻线路所拍摄的照片；同时由于设置了一级串口和二级串口，且所述一级串口优先级高于二级串口，在默认情况下北斗导航模块是优先采用北斗信号，当北斗导航模块无法接收到北斗信号时，则自动切换到采用无线通信模块接收附近移动通信基站的定位信息，并返回到飞行控制模块，当北斗导航模块能收到北斗信号时，则切换到北斗导航定位模式，顺利完成模式切换，从而实现无盲区导航。

2)、本发明能够实时控制无人机与障碍物的距离，控制无人机距离障碍物安全距离时停止朝向障碍物一侧移动，不需要对无人机飞行控制系统进行过多的调整，也不需要增加额外的辅助测距装置等硬件设备，只需要图像信息来标定距离，解决无人机碰撞障碍物问题。有效节约成本且简便易用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中无人机终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于北斗导航的无人机防撞及预警装置，包括地面控制中心、无人机终端、北斗导航模块、无线通信模块和检测模块，所述无人机终端上集成有飞行控制模块、摄像模块，所述摄像模块与飞行控制模块电连接，所述北斗导航模块和无线通信模块各自通过串口与飞行控制模块双向电连接，所述北斗导航模块与射频电路模块电连接，所述北斗导航模块与飞行控制模块之间双向电连接的串口为一级串口，所述无线通信模块与飞行控制模块双向电连接的串口为二级串口，且所述一级串口优先级高于二级串口，所述无人机终端中的飞行控制模块通过无线通信模块与地面控制中心进数据传输；所述摄像模块在无人机飞行期间实时采集各方向图像，并传输至检测模块，所述摄像模块包括至少四个摄像模组；所述检测模块包括接收单元、校验单元及比对单元，所述接收单元接收摄像模块传输的图像，所述校验单元提取图像的特征信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离，再根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离，所述比对单元对比无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。

本实施例中，还包括控制电路，所述控制电路用于在无人机控制模块接收到检测模块发出的预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动。

本实施例中，所述无线通信模块为gsm模块或lte模块或wifi网路模块。

本实施例中，所述摄像模块为ccd摄像机。

本实施例中，所述无人机终端还集成有障碍物检测模块、电量过低报警模块、存储模块，所述障碍物检测模块、电量过低报警模块、存储模块分别与飞行控制模块电连接。

本实施例中，还包括云服务器模块，所述云服务器模块与无线通信模块连接。

本实施例中，摄像模块实时采集各方向的图像信息，并传输到检测模块；检测模块接收图像信息，并提取图像特征信息；根据提取的图像信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离；根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；判断无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。

本实施例中，无人机控制模块收到预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动，当无人机向除该方向以外的任一方向移动后，则解锁无人机向该方向移动。

在无人机飞行过程中，控制模块在接收到飞行控制指令时输出飞行控制信号至飞行驱动模块，飞行驱动模块根据飞行控制信号驱动无人机飞行；无人机控制模块在接收到预警信号后，输出继续朝向该方向的移动禁止指令至飞行驱动模块，控制无人机不再向发出预警方向移动，锁死该方向控制电路；此时，无人机控制模块向发出预警方向的继续前进操作指令被禁止，但不影响反方向或者其它方向的操作指令的执行。

终上所述，本发明的优势在于，

1)、本发明中地面控制中心通过无线通信模块向无人机终端发送飞行指令，其中飞行指令包括飞行路线、飞行起点、飞行终点等信息，无人机终端接收到飞行指令后，无人机通过北斗导航模块获取实时位置，同时将飞行路线的位置信息，与当前位置信息比较，保证无人机自动巡逻过程中不偏离线路，而且在飞行过程中通过摄像模块沿途拍摄其画面，并通过无线通信模块向地面控制中心发送在巡逻线路所拍摄的照片；同时由于设置了一级串口和二级串口，且所述一级串口优先级高于二级串口，在默认情况下北斗导航模块是优先采用北斗信号，当北斗导航模块无法接收到北斗信号时，则自动切换到采用无线通信模块接收附近移动通信基站的定位信息，并返回到飞行控制模块，当北斗导航模块能收到北斗信号时，则切换到北斗导航定位模式，顺利完成模式切换，从而实现无盲区导航。

2)、本发明能够实时控制无人机与障碍物的距离，控制无人机距离障碍物安全距离时停止朝向障碍物一侧移动，不需要对无人机飞行控制系统进行过多的调整，也不需要增加额外的辅助测距装置等硬件设备，只需要图像信息来标定距离，解决无人机碰撞障碍物问题。有效节约成本且简便易用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。