[发明专利]一种无人机多方位探测、多角度智能避障方法

说明书

本发明公开了一种无人机多方位探测、多角度智能避障方法，包括以下步骤：通过激光雷达测量距离；通过数据处理模块对激光雷达采集数据进行处理；避障控制系统根据采集数据进行避障流程。上述技术方案利用多线激光雷达可同时在两个方向对导线、树障及周围环境进行360°扫描，利用定位与制图算法分析传感器获取的环境信息，建立无人机周围环境地图并对无人机自身进行定位，在已有环境地图后利用算法规划出无人机飞抵目标点的最佳路径，探测精度高，使用的环境比较广泛，不受天气光线等因素影响，在黑暗的环境中也能使用。

技术领域

本发明涉及无人机控制领域，尤其涉及一种无人机多方位探测、多角度智能避障方法。

背景技术

有资料显示，现有的无人机避障方式主要有超声波避障和红外线避障，其中超声波避障主要是将超声波传感器挂载在无人机上与控制器通信连接，无人机进行作业时，传感器不断向周围发射超声波，遇到障碍物波会反射回来，接收到回传的反射信号即可推算出前方障碍物的距离及方位，超声波传感器模块具有重量轻、体积小、测距方法简单、价格便宜、不易受光波影响等优点。红外线避障原理与超声波避障原理大致相同，不同的是超声波范围较小且精度低，红外线测量的数据则更为精确，但极易受到其他光源的影响导致精度降低甚至是数据错误。

当障碍物表面具有较强的磁性或者折射能力的时候，超声波传感器测距效果会大大降低，同时由于使用的无人机为多旋翼机型，飞行时旋翼产生的噪声也会对超声波产生不小的影响。

红外避障技术是利用红外发射器发射红外光，通过发射光和回波光时间差的测量获得障碍物的距离信息，进而达到避障的目的。依赖于障碍物的反射能力且属于单点测距，只能获得特定方向上的距离信息，且测距范围较小，故其避障的效率和精度有限。红外线极易受到其他光源的影响，仅能在没有其他光源干扰的情况下保证测量数据的精确度。架空输电线架设的环境复杂多样，故红外线干扰并不适用于架空输电线路巡检作业时的避障操作。

中国专利文献CN108062109A公开了一种“无人机避障方法”。包括以下步骤：S1：在无人机上安装激光器及卫星定位接收机；S2：无人机飞行过程中，通过激光器采集无人机周围的障碍物信息；S3：将三维地图库导入无人机的信息处理模块，将采集的障碍物信息进行坐标转换，并在三维地图库中搜索出目标区域的三维地图；S4：根据目标区域的三维地图，重新规划飞行路线，实现无人机自主避障。上述技术方案仅利用激光器采集结合三维地图库进行避障，地图难以准确显示无人机周围环境细节，容易出现事故。

发明内容

本发明主要解决原有的无人机避障方法易受环境影响的技术问题，提供一种无人机多方位探测、多角度智能避障方法，利用多线激光雷达可同时在两个方向对导线、树障及周围环境进行360°扫描，利用定位与制图算法分析传感器获取的环境信息，建立无人机周围环境地图并对无人机自身进行定位，在已有环境地图后利用算法规划出无人机飞抵目标点的最佳路径，探测精度高，使用的环境比较广泛，不受天气光线等因素影响，在黑暗的环境中也能使用。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：

(1)通过激光雷达测量距离；

(2)通过数据处理模块对激光雷达采集数据进行处理；

(3)避障控制系统根据采集数据进行避障流程。

数据处理模块将多线激光雷达采集到的所有数据信息进行综合处理，通过算法计算出无人机的实时飞行速度及位置方向信息。最后，将计算出的参数加载到无人机飞行控制器中，规划出合理的必涨路径，从而控制无人机飞行路径。

作为优选，所述的步骤1中激光雷达为多线激光雷达，同时在两个方向以每秒8000次的扫描频率实现360°全方位扫描。多线激光雷达可同时在两个方向对导线、树障及周围环境进行360°扫描，激光雷达扫描一周即可得到周围障碍物的的相对距离及方位。