CN104932524A - 一种无人飞行器及全向蔽障的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人飞行器及全向蔽障的方法，方法包括预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部，可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；将接收到障碍物距离与安全距离阀值进行比较；若障碍物距离大于安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；若障碍物距离小于等于安全距离阀值，则判断障碍物距离所对应的探测方向，自动控制无人飞行器避开所述方向。实现无人飞行器及时发现障碍物并进行躲避，保证飞行器的飞行安全和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器领域，具体说的是一种无人飞行器及全向蔽障的方法。
背景技术
现有技术的飞行器大多在机身的前方设置有障碍探测器，通过障碍物探测器来探测飞行器前方是否有障碍物，从而控制飞行器躲避障碍物，保障飞行器的安全飞行。如专利申请号为201320774426.3，专利名称为《无人直升机》的专利文件便公开了一种无人驾驶的直升机通过在机身的下方设置有摄像机，在机身的前端设置有障碍物探测模块，通过采集摄像机拍摄的画面和障碍物探测模块的探测信号后进行整合处理，再将处理结果发送至地面端，使得地面端根据处理结果来控制无人直升机的运行，躲避近距离的障碍物，保护无人直升机的安全。本专利申请中的障碍物探测模块设置在机身的前端，即仅进行机身前方航飞视野的探测，探测的视野和能力都很有限，首先，无法得知机身左右两侧的情况；再来，本专利中需要结合摄像机拍摄画面才能得出结果，摄像机拍摄及图像处理的过程都需要一定的时间，且处理结果还需要发送至地面端进行进一步的处理判断，才能最终控制直升机躲避障碍物，这一过程不仅繁复耗时，且很难保证能够及时的躲避障碍物。因此，有必要提供一种能够解决上述问题的无人飞行器及全向蔽障的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种无人飞行器及全向遮蔽的方法，实现无人飞行器在飞行过程中及时发现障碍物，并进行躲避，保证飞行器的飞行安全和可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
提供一种无人飞行器全向蔽障的方法，包括:
预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；
通过设置在无人飞行器顶部的第一障碍物探测模块扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部的第二障碍物探测模块扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部，可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
将接收到障碍物距离与所述安全距离阀值进行比较；
若障碍物距离大于所述安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；
若障碍物距离小于等于所述安全距离阀值，则判断所述障碍物距离所对应的探测方向，自动控制无人飞行器避开所述方向。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种无人飞行器，包括设置在顶部的第一障碍物探测模块、设置在底部的第二障碍物探测模块和第三障碍物探测模块，以及还包括预设模块、接收模块、比较模块、判断模块和控制模块；
所述第一障碍物探测模块，用于扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述第二障碍物探测模块，用于扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述第三障碍物探测模块，用于全周向旋转扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述预设模块，用于预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；
所述接收模块，用于接收第一障碍物探测模块、第二障碍物探测模块发送过来的障碍物距离和第三障碍物探测模块发送过来的障碍物距离；
所述比较模块，用于将接收到障碍物距离与所述安全距离阀值进行比较；
若障碍物距离大于所述安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；
若障碍物距离小于等于所述安全距离阀值，则触发判断模块；
所述判断模块，用于判断所述障碍物距离所对应的探测方向，自动触发所述控制模块控制无人飞行器避开所述方向。
本发明的有益效果在于：区别于现有技术的飞行器通常仅对机身前方进行障碍物探测，探测能力很有限，无法实现飞行器全方位障碍物探测；探测数据处理繁杂又耗时，无法及时进行判断并执行蔽障动作，导致飞行器蔽障能力不足，无法保障飞行器飞行安全的问题，本发明提供一种无人飞行器及全向蔽障的方法，通过预先设置飞行器的安全距离阀值，确定飞行器可安全飞行的周边范围；通过接收障碍物探测模块发送过来的障碍物距离，特别的，在无人飞行器的底部设有可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块，能够准确探测以第三障碍物探测模块为圆心，包括飞行器前后左右的全周向方位的探测，结合位于顶部和底部的探测模块，将实现以飞行器为中心全方位的探测；通过比较障碍物距离和安全距离阀值，能够判断检测到的障碍物是否在阀值距离内；通过判断探测方向来实现对探测到的障碍物方位的确定，并能够根据障碍物所在的方位及时的自动控制飞行器避开障碍物所在的方向，实现飞行器的安全航行。本发明能够实现对飞行器的周边全方位进行障碍物探测，并根据预设的距离阀值进行判断，确定是否对该障碍物进行躲避，并在确定障碍物不利时能够自动控制实现蔽障，有效避免无人飞行器在飞行过程中发生碰撞，保证飞行安全，提高超视距飞行的可靠性；进一步的，还能提高操控者飞行体验。
附图说明
图1为本发明一实施例一种无人飞行器的基础流程框图；
图2为本发明一实施例一种无人飞行器的流程框图；
图3为本发明一实施例一种无人飞行器的基础结构组成方框图；
图4为本发明一实施例一种无人飞行器的结构组成方框图。
标号说明：
1、第一障碍物探测模块；2、第二障碍物探测模块；
3、第三障碍物探测模块；4、预设模块；5、接收模块；
6、比较模块；7、判断模块；8、控制模块；9、提示模块。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：在飞行器的顶部和底部分别设有探测模块，在底部还设有可全周向旋转扫描的障碍物探测模块，通过将接收到的障碍物距离与预设安全距离阀值进行比较，确定是否构成威胁，若是，则自动控制飞行器避开。
请参照图1至图4，本发明提供一种无人飞行器全向蔽障的方法，包括:
预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；
通过设置在无人飞行器顶部的第一障碍物探测模块1扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部的第二障碍物探测模块2扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部，可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块3扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
将接收到障碍物距离与所述安全距离阀值进行比较；
若障碍物距离大于所述安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；
若障碍物距离小于等于所述安全距离阀值，则判断所述障碍物距离所对应的探测方向，自动控制无人飞行器避开所述方向。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供一种无人飞行器全向蔽障的方法，通过预先设置飞行器的安全距离阀值，确定飞行器可安全飞行的周边范围；通过接收障碍物探测模块发送过来的障碍物距离，特别的，在无人飞行器的底部设有可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块3，能够准确探测以第三障碍物探测模块3为圆心，包括飞行器前后左右的全周向方位的探测，结合位于顶部和底部的探测模块，将实现以飞行器为中心全方位的探测；通过比较障碍物距离和安全距离阀值，能够判断检测到的障碍物是否在阀值距离内；通过判断探测方向来实现对探测到的障碍物方位的确定，并能够根据得到的障碍物所在方位及时的自动控制飞行器避开障碍物所在的方向，实现飞行器的安全航行。本发明能够实现对飞行器的周边全方位的进行障碍物探测，并根据预设的距离阀值进行判断，确定是否对该障碍物进行躲避，并在确定障碍物不利时能够自动控制实现蔽障，有效避免无人飞行器在飞行过程中发生碰撞，保证飞行安全，提高超视距飞行的可靠性；进一步的，还能提高操控者飞行体验。
进一步的，当再次判断所述障碍物距离大于所述安全距离阀值时，自动控制所述无人飞行器继续按照原飞行路线飞行。
由上述描述可知，当排除障碍后，将自动控制飞行器继续执行原先预设的飞行任务，在避免飞行器发生碰撞的前提下尽量完成预设的飞行任务，且大大提高了无人飞行器的自动蔽障能力。
进一步的，所述障碍物距离为超声波探测距离；
当判断障碍物距离小于等于安全距离阀值时，发送提示信号至所述无人飞行器的遥控器进行提示。
由上述描述可知，采用超声波探测得到障碍物的距离，实现探测精度的提高。
进一步的，本发明提供的飞行器还能够在判断障碍物距离小于等于安全距离阀值时，即需要进行蔽障的时候及时发送提示信号至所述无人飞行器的遥控器进行提示，操作者也可以按照自己的意愿来完成飞行器对障碍物的躲避，提高了操控者的操控体验。
进一步的，所述第一障碍物探测模块1扫描的是垂直所述无人飞行器向上方位的障碍物；
所述第二障碍物探测模块2扫描的是垂直所述无人飞行器向下方位的障碍物；
所述第三障碍物探测模块3在飞行器底部定点旋转一周扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物距离。
需要说明的是，所述第一障碍物探测模块1设置在无人飞行器顶部开阔位置，且第一障碍物探测模块1所发射的探测信号为垂直所述飞行器向上，实现对飞行器上方的障碍物探测；所述第二障碍物探测模块2设置在无人飞行器底部开阔位置，且第二障碍物探测模块2所发射的探测信号为垂直所述飞行器向下，实现对飞行器垂直向下方向的障碍物的探测；所述第三障碍物探测模块3设置在飞行器的底部，且该障碍物探测模块是可以全周向旋转进行扫描探测的，结合第一障碍物探测模块1和第二障碍物探测模块2，便实现了以飞行器为中心的三维空间内全方位的障碍物探测扫描，进而保证准确及时的能够发现飞行器任一方位上的障碍物探测。
进一步的，所述安全距离阀值在50-300cm范围内。
由上述可知，飞行器安全距离阀值的设置使可以根据使用环境和使用者自己的需求来自定义设置的，且优选安全距离阀值为50cm。
进一步的，所述无人飞行器为室内飞行模式时，若判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块3为飞行器前方，则自动控制无人飞行器朝左边或右边飞行；
所述无人飞行器为室外飞行模式时，若判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块3为飞行器前方，则自动控制无人飞行器朝斜上方飞行。
由上述描述可知，本发明能够根据无人飞行器所处的不同飞行模块来自动调整蔽障方向，同时也能够根据使用环境来自主定义，优选的，在自主飞行模式判断到某方向的距离达到所设阈值时，自动停止无人飞行器在该方向的前进，向前进方向的垂直方向进行蔽障，如扫描到前方有障碍物，则自动控制斜向上飞行进行蔽障，直至前方无障碍。本发明提供的蔽障飞行方向能够在飞行器躲避障碍物后更方便、快捷的回到预设飞行线路。
本发明提供的另一个技术方案为：一种无人飞行器，包括设置在顶部的第一障碍物探测模块1、设置在底部的第二障碍物探测模块2和第三障碍物探测模块3，以及还包括预设模块4、接收模块5、比较模块6、判断模块7和控制模块8；
所述第一障碍物探测模块1，用于扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述第二障碍物探测模块2，用于扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述第三障碍物探测模块3，用于全周向旋转扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述预设模块4，用于预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；
所述接收模块5，用于接收第一障碍物探测模块1、第二障碍物探测模块2发送过来的障碍物距离和第三障碍物探测模块3发送过来的障碍物距离；
所述比较模块6，用于将接收到障碍物距离与所述安全距离阀值进行比较；
若障碍物距离大于所述安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；
若障碍物距离小于等于所述安全距离阀值，则触发判断模块7；
所述判断模块7，用于判断所述障碍物距离所对应的探测方向，自动触发所述控制模块8控制无人飞行器避开所述方向。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供一种无人飞行器，通过预设模块4预先设置飞行器的安全距离阀值，确定飞行器可安全飞行的周边范围；通过接收模块5接收障碍物探测模块发送过来的障碍物距离，特别的，在无人飞行器的底部设有可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块3，能够准确探测以第三障碍物探测模块3为圆心，包括飞行器前后左右的全周向方位的探测，结合位于顶部和底部的探测模块，将实现以飞行器为中心全方位的探测；通过比较模块6比较障碍物距离和安全距离阀值，能够判断检测到的障碍物是否在阀值距离内；通过判断模块7判断探测方向来实现对探测到的障碍物方位的确定，并能够根据得到的障碍物所在的方位及时的通过控制模块8自动控制飞行器避开障碍物所在的方向，实现飞行器的安全航行。本发明能够实现对飞行器的周边全方位的进行障碍物探测，并根据预设的距离阀值进行判断，确定是否对该障碍物进行躲避，并在确定障碍物不利时能够自动控制实现蔽障，有效避免无人飞行器在飞行过程中发生碰撞，保证飞行安全，提高超视距飞行的可靠性；进一步的，还能提高操控者飞行体验。
进一步的，还包括提示模块9和与所述无人飞行器无线连接的遥控器；
所述比较模块6还用于当再次判断所述障碍物距离大于所述安全距离阀值时，触发控制模块8；
所述控制模块8还用于自动控制所述无人飞行器继续按照原飞行路线飞行；
所述第一障碍物探测模块1、第二障碍物探测模块2和第三障碍物探测模块3为第一超声波距离探测模块、第二超声波距离探测模块和第三超声波距离探测模块；
所述提示模块9，用于当判断障碍物距离小于等于安全距离阀值时，发送提示信号至遥控器进行提示。
进一步的，第一障碍物探测模块1扫描的是垂直所述无人飞行器向上方位的障碍物；
所述第二障碍物探测模块2扫描的是垂直所述无人飞行器向下方位的障碍物；
所述第三障碍物探测模块3在飞行器底部定点旋转一周扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物距离。
进一步的，所述预设模块4设置的安全距离阀值在50-300cm范围内；所述判断模块7还用于当所述无人飞行器的模式为室内飞行模式，判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块3为飞行器前方时，则触发控制模块8自动控制无人飞行器朝左边或右边飞行；
所述判断模块7还用于当所述无人飞行器的模式为室外飞行模式，判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块3为飞行器前方，则自动控制无人飞行器朝斜上方飞行。
本发明的实施例一为：
提供一种无人飞行器，包括设置在顶部的第一障碍物探测模块1、设置在底部的第二障碍物探测模块2和第三障碍物探测模块3；以及
还包括预设模块4、接收模块5、比较模块6、判断模块7、控制模块8、提示模块9和与所述无人飞行器无线连接的遥控器；
所述第一障碍物探测模块1扫描的是垂直所述无人飞行器向上方位的障碍物；
所述第二障碍物探测模块2扫描的是垂直所述无人飞行器向下方位的障碍物；
所述第三障碍物探测模块3在飞行器底部定点旋转一周扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物距离；
预设模块4设置的安全距离阀值在50-200cm范围内，该安全距离阀值的探测精度较高。
本发明的实施例二为：
当无人飞行器的飞行模式设置为室内飞行时的全向蔽障方法；预设无人飞行器的安全距离阀值F为100cm；
无人飞行器保持匀速向前，所述无人飞行器通过设置在顶部的第一障碍物探测模块1扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离X1；通过设置在无人飞行器底部的第二障碍物探测模块2扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离X2；通过设置在无人飞行器底部，可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块3扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离X3；
实时判断障碍物距离X1、X2和X3是否大于安全距离阀值F；如接收到X1＝85cm；X2＝120cm；X3＝150cm；
判断得到障碍物距离X1＝85cm小于安全距离阀值F＝100cm；进而判断得到障碍物距离X1对应的是设置在无人飞行器顶部的第一障碍物探测模块1扫描的结果，即位于无人飞行器上方存在障碍物；立即控制无人飞行器朝斜向下方向飞行，同时发送警报提示至遥控器端，直至检测到障碍物距离X1的值大于安全距离阀值100cm后，再恢复原先预设的飞行路线继续行驶。
综上所述，本发明提供的一种无人飞行器及全向蔽障的方法，不仅能够实现对飞行器三维空间内全向位的障碍物的准确探测，及时的探测到障碍物，显著提高障碍物的探测精度；而且能够根据预设的阀值进行判断，确定是否需要进行蔽障，准确判断安全距离内的障碍物是否构成威胁；进一步的，还能自动控制飞行器躲避障碍物方向，避免发生碰撞，保证飞行安全；最后，还能在发现障碍物后及时的提示操控者，优化操控者的操控体验。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种无人飞行器全向蔽障的方法，其特征在于，包括:
预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；
通过设置在无人飞行器顶部的第一障碍物探测模块扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部的第二障碍物探测模块扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；通过设置在无人飞行器底部，可全周向旋转扫描的第三障碍物探测模块扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
将接收到障碍物距离与所述安全距离阀值进行比较；
若障碍物距离大于所述安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；
若障碍物距离小于等于所述安全距离阀值，则判断所述障碍物距离所对应的探测方向，自动控制无人飞行器避开所述方向。
2.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全向蔽障的方法，其特征在于，当再次判断所述障碍物距离大于所述安全距离阀值时，自动控制所述无人飞行器继续按照原飞行路线飞行。
3.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全向蔽障的方法，其特征在于，所述障碍物距离为超声波探测距离；
当判断障碍物距离小于等于安全距离阀值时，发送提示信号至所述无人飞行器的遥控器进行提示。
4.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全向蔽障的方法，其特征在于，所述第一障碍物探测模块扫描的是垂直所述无人飞行器向上方位的障碍物；
所述第二障碍物探测模块扫描的是垂直所述无人飞行器向下方位的障碍物；
所述第三障碍物探测模块在飞行器底部定点旋转一周扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物距离。
5.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全向蔽障的方法，其特征在于，所述安全距离阀值在50-300cm范围内。
6.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全向蔽障的方法，其特征在于，所述无人飞行器为室内飞行模式时，若判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块为飞行器前方，则自动控制无人飞行器朝左边或右边飞行；
所述无人飞行器为室外飞行模式时，若判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块为飞行器前方，则自动控制无人飞行器朝斜上方飞行。
7.一种无人飞行器，其特征在于，包括设置在顶部的第一障碍物探测模块、设置在底部的第二障碍物探测模块和第三障碍物探测模块，以及还包括预设模块、接收模块、比较模块、判断模块和控制模块；
所述第一障碍物探测模块，用于扫描得到位于飞行器顶部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述第二障碍物探测模块，用于扫描得到飞行器底部的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述第三障碍物探测模块，用于全周向旋转扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物与所述飞行器的障碍物距离；
所述预设模块，用于预设无人飞行器安全飞行的安全距离阀值；
所述接收模块，用于接收第一障碍物探测模块、第二障碍物探测模块发送过来的障碍物距离和第三障碍物探测模块发送过来的障碍物距离；
所述比较模块，用于将接收到障碍物距离与所述安全距离阀值进行比较；
若障碍物距离大于所述安全距离阀值，则保持无人飞行器的飞行路线不变；
若障碍物距离小于等于所述安全距离阀值，则触发判断模块；
所述判断模块，用于判断所述障碍物距离所对应的探测方向，自动触发所述控制模块控制无人飞行器避开所述方向。
8.根据权利要求7所述的一种无人飞行器，其特征在于，还包括提示模块和与所述无人飞行器无线连接的遥控器；
所述比较模块还用于当再次判断所述障碍物距离大于所述安全距离阀值时，触发控制模块；
所述控制模块还用于自动控制所述无人飞行器继续按照原飞行路线飞行；
所述第一障碍物探测模块、第二障碍物探测模块和第三障碍物探测模块为第一超声波距离探测模块、第二超声波距离探测模块和第三超声波距离探测模块；
所述提示模块，用于当判断障碍物距离小于等于安全距离阀值时，发送提示信号至遥控器进行提示。
9.根据权利要求7所述的一种无人飞行器，其特征在于，第一障碍物探测模块扫描的是垂直所述无人飞行器向上方位的障碍物；
所述第二障碍物探测模块扫描的是垂直所述无人飞行器向下方位的障碍物；
所述第三障碍物探测模块在飞行器底部定点旋转一周扫描得到位于飞行器周向位置的障碍物距离。
10.根据权利要求7所述的一种无人飞行器，其特征在于，所述预设模块设置的安全距离阀值在50-300cm范围内；
所述判断模块还用于当所述无人飞行器的模式为室内飞行模式，判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块为飞行器前方时，则触发控制模块自动控制无人飞行器朝左边或右边飞行；
所述判断模块还用于当所述无人飞行器的模式为室外飞行模式，判断所述障碍物距离所对应的探测方向为第三障碍物探测模块为飞行器前方，则自动控制无人飞行器朝斜上方飞行。
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