[发明专利]用于无人机测距避障的激光雷达装置和无人机

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种用于无人机测距避障的激光雷达装置。

背景技术

无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的机上无人驾驶的飞行器。与有人驾驶飞机相比，无人机具备体积小、成本低、机动性强和安全等优点。而避障问题已经成为无人机研究领域的关注热点，所以对于无人机导航而言，避障的意义尤为重要。

传统的无人机激光测距避障装置通过发射激光信号到障碍物上，利用光敏器件检测被障碍物反射的激光，通过测量往返时间差来确定障碍物的高度或者距离，该测量方法往往需要高精度高频率的时钟和光调制器来实现准确测量，这使得装置成本大大增加；而超声波测距装置的噪声大，测量结果准确率低。

发明内容

本发明的一个目的在于提高确定障碍物位置的准确性。

第一方面，本发明提供了一种用于无人机测距避障的激光雷达装置，包括：

支撑结构、固定在所述支撑结构上的激光发射器、摄像头、控制处理单元；

其中，所述摄像头朝向所述激光发射器的出射方向，用于采集所述激光发射器照射在障碍物上时形成的光斑；

所述控制处理单元，与所述摄像头相连，用于根据所述摄像头采集的图像确定所述激光发射器的出射方向上是否存在障碍物，并在确 定存在障碍物时，确定障碍物的位置，根据所确定的障碍物位置调整无人机的飞行方向使所述无人机避开障碍物。

进一步的，还包括驱动机构；所述驱动机构用于驱动所述支撑结构旋转。

进一步的，所述驱动机构为伺服电机。

进一步的，所述控制处理单元用于确定障碍物的位置，包括：对采集的图像进行预处理过程，根据预处理之后的图像确定障碍物的位置。

进一步的，所述控制处理单元用于对图像的预处理过程包括对采集到的图像进行畸变矫正和/或滤波锐化，得到激光光斑的图像；

所述控制处理单元用于根据预处理之后的图像确定障碍物的位置，包括：根据所得到的激光光斑的图像确定障碍物的位置。

进一步的，所述控制处理单元包括开发板电路和嵌入式计算机；

其中所述开发板电路用于根据所述摄像头采集的图像确定所述激光发射器的出射方向上是否存在障碍物，并在确定存在障碍物时，确定障碍物的三维坐标；

所述嵌入式计算机与所述开发板电路相连，用于根据所述开发板电路所确定的障碍物的三维坐标进行三维重构，以确定飞机和环境的相对位置，并根据所确定的相对位置控制无人机的飞行方向使所述无人机避开障碍物。

进一步的，所述嵌入式计算机与所述开发板电路通过串口相连。

进一步的，所述摄像头为CCD面阵传感器。

进一步的，所述摄像头的CCD面阵的中心距离所述激光发射器的出光面的中心8-12cm；

摄像头的感光元件CCD面阵的中心轴线与所述激光发射器发射的激光所在平面的夹角α＝0.1674133690°±0.01°、摄像头的焦距f＝1.221760482cm±0.1cm。

第二方面，本发明提供了一种无人机，其特征在于，包括上述任一项所述的激光雷达装置。

本发明提供的用于无人机测距避障的激光雷达装置，基于激光照射到障碍物上的光斑确定障碍物的位置，能够有效提高确定的障碍物位置的准确性，从而提高无人机测距避障的准确率。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征信息和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明提供的一种用于无人机测距避障的激光雷达装置；

图2示出了本发明提供的用于无人机测距避障的激光雷达装置测距避障的流程图；

图3示出了利用本发明提供的用于无人机测距避障的激光雷达装置进行单点激光测距原理图；

图4示出了利用本发明提供的用于无人机测距避障的激光雷达装置进行测距避障原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

第一方面，本发明提供了一种用于无人机测距避障的激光雷达装置，包括：