[发明专利]城市社区环境下四旋翼自主避障无人机

权利要求书

1.城市社区环境下四旋翼自主避障无人机，其特征在于，包括机载系统平台、地面站平台、数据传输链路、城市社区环境模型和基于城市社区环境模型的智能三维路径规划算法模块；

所述的机载系统平台包括三维环境感知模块、无人机飞行控制模块、无人机机械电子构件平台；

所述三维环境感知模块包括双目CCD视觉模块、激光雷达扫描模块、超声雷达模块、机载IMU模块和GPS模块；

所述激光雷达扫描模块固定板固定在机架上支板几何中心位置，垂直安装；

所述超声雷达模块包括上超声雷达和下超声雷达；

所述的无人机机械电子构件平台包括机械结构单元和飞行动力单元；

所述的城市社区环境模型是在真实城市社区环境简化后得到的无人机理想自主避障飞行模型，包括多个楼宇障碍、树木、电线杆、灯杆、起飞台、着陆台，地面水平无起伏；

所述的三维路径规划模块是基于多传感器信息融合模块和机载数据处理板通过智能三维路径规划算法实时在线计算出城市社区环境下无人机自主避障的安全高效的三维飞行路径。

2.根据权利要求1所述的城市社区环境下四旋翼自主避障无人机，其特征在于，所述双目CCD视觉模块设有左CCD相机和左镜头及右CCD相机和右镜头，所述双目CCD视觉模块通过双目CCD固定板与机架上支板连接，所述双目CCD固定板与机架上支板平行固定，水平安装，所述的左CCD相机和右CCD相机保持固定安装距离。

3.根据权利要求1所述的城市社区环境下四旋翼自主避障无人机，其特征在于，所述激光雷达扫描模块与所述的双目CCD视觉模块相对几何位置固定，所述激光雷达扫描模块的激光雷达扫描空间与所述的双目CCD视觉模块的左CCD视域空间和右CCD视域空间构成三维空间感知的固定在机架上支板上的几何位置关系。

4.根据权利要求1所述的城市社区环境下四旋翼自主避障无人机，其特征在于，所述的上超声雷达通过螺纹连接固定在机架上支板上，向正上方发送雷达脉冲，所述的下超声雷达通过螺纹连接固定在机架下支板上，向正下方发送雷达脉冲，通过UART与机载数据处理板进行通信。

5.根据权利要求1所述的城市社区环境下四旋翼自主避障无人机，其特征在于，所述的机械结构单元包括碳纤维机架、螺旋桨、机架上支板、架下支板、支腿、保护支架，所述的碳纤维支架采用碳纤维方管十字对称分布，通过塑料螺栓连接将其固定在机架上支板和机架下支板中间，所述的螺旋桨通过螺纹连接固定在无刷电机的输出轴端，所述的支腿通过支腿固定板连接到碳纤维支架底端，所述的保护支架采用丁字形固定在碳纤维支架的端部，所述的飞行动力单元包括电源模块、两块6S电池和四个无刷电机，6S电池下旋电机底部，通过绑带固紧，四个无刷电机十字分布与碳纤维支架端部，通过无刷电机固定板固定到碳纤维机架的方管的端部。

6.根据权利要求1所述的城市社区环境下四旋翼自主避障无人机，其特征在于，所述的智能三维路径规划算法模块是基于上述城市社区环境模型下的智能三维路径规划方法，包括多传感器信息融合模块、三维路径规划模块，所述的多传感器信息融合模块包括三维环境感知模块所采集的避障无人机三维环境数据、相应的多传感数据融合算法及机载数据处理板，所述的机载数据处理板包括快速处理计算机和传感器输入接口，机载数据处理板运行基于嵌入式Linux系统，CCD传感器通过TCP/IP与机载数据处理板通信，激光雷达通过USB与机载控制板通信，飞控主板通过DMA与机载数据处理板通信，机载数据处理板固定在避障无人机机架下支板上。