CN107315181B - 一种避障方法及装置、飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避障方法及装置、飞行器，涉及智能检测设备、传感器领域。所述方法包括：避障装置根据预设规则设定输出的信号光的数据信息；所述避障装置判断接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物。通过对预设规则的设定，不断更改输出的信号光的数据信息，能够提高避障装置对环境内信号光的抗干扰能力，进而提高避障装置以及方法的准确性。另外，本发明实施例提供的飞行器上安装有上述避障装置，因此，飞行器对飞行路径上障碍物的检测准确度大幅提高。

Description

一种避障方法及装置、飞行器

技术领域

本发明涉及智能检测设备、传感器领域，具体涉及一种避障方法及装置、飞行器。

背景技术

通过在无人飞行器上安装红外传感器，能够实现无人飞行器对障碍物的检测。但是，由于室外环境非常复杂，红外传感器极易受其他光线信号的干扰，尤其是白噪声的干扰。这导致现有的红外避障装置检测误差大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避障方法及装置、飞行器，以提高红外避障的准确率。

第一方面，本发明实施例提供了一种避障方法，应用于避障装置，所述方法包括：所述避障装置根据预设规则设定输出的信号光的数据信息；所述避障装置判断接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物。

第二方面，本发明实施例还提供了一种避障装置，包括信号光发射装置、信号光接收装置和信号处理装置，所述信号光发射装置和信号光接收装置均与所述信号处理装置连接。所述信号处理装置用于根据预设规则设定所述信号光发射装置输出的信号光的数据信息，判断所述信号光接收装置接收的信号光的数据信息与所述信号光发射装置输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述信号光发射装置的信号光传播路径上存在障碍物。

第三方面，本发明实施例还提供了一种飞行器，包括飞行器壳体和所述的避障装置，所述避障装置安装在所述飞行器壳体上。

本发明实施例提供的避障装置所输出的信号光的数据信息是根据预设规则设定的，因此，能够区别环境内的其余信号光，避免环境内其余信号光的干扰，尤其是白噪声的干扰。并且，通过对预设规则的设定，不断更改输出的信号光的数据信息，能够提高避障装置对环境内信号光的抗干扰能力，进而提高避障装置以及方法的准确性。另外，本发明实施例提供的飞行器上安装有上述避障装置，因此，飞行器对飞行路径上障碍物的检测准确度大幅提高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明较佳实施例提供的飞行器的结构示意图；

图2示出了本发明较佳实施例提供的信号光发射装置的一种实施方式的电路原理图；

图3示出了本发明较佳实施例提供的信号光发射装置的另一种实施方式的电路原理图；

图4示出了本发明较佳实施例提供的信号光接收装置的模块示意图；

图5示出了本发明较佳实施例提供的信号光接收装置的电路原理图；

图6示出了本发明较佳实施例提供的安装有信号光接收装置和信号光发射装置的飞行器的结构示意图；

图7示出了本发明较佳实施例提供的安装有信号光接收装置的飞行器的结构示意图；

图8示出了本发明较佳实施例提供的信号光接收装置的结构示意图；

图9示出了本发明一较佳实施例提供的避障方法的流程图；

图10示出了本发明另一较佳实施例提供的避障方法的流程图。

本发明实施例中的部分附图标记如下：

飞行器100，信号光发射装置110，信号光接收装置120，信号处理装置130，飞行器壳体140，滤光片160，遮光罩180。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参见图1，示出了本发明较佳实施例提供的飞行器的结构示意图。本发明的飞行器100可以为无人飞行器，如无人机(unmanned aerial vehicle，UAV)。该飞行器100包括飞行器壳体140和避障装置，所述避障装置安装在所述飞行器壳体140上。优选地，所述避障装置的数量为四个，四个所述避障装置分别对应设置在所述飞行器壳体140的四个预设位置处。其中，四个预设位置根据飞行器100的运动方向而设定。例如，图1所示的平面为飞行器100的俯视角度，以图1所示的平面，飞行器100能够前、后、左和右四个方向运动，则所述的四个预设位置为壳体140的上侧边、下侧边、左侧边和右侧边，即图1中的A、B、C和D四个位置。

所述避障装置包括信号光发射装置110、信号光接收装置120和信号处理装置130，信号光发射装置110和信号光接收装置120均与信号处理装置130耦合。

信号处理装置130设置在飞行器壳体内，信号处理装置130可以是单片机芯片、单片机***、域可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)芯片、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片或者复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CPLD)等控制芯片。另外，在飞行器100的飞行控制***的端口或者芯片丰富时，所述信号处理装置130可以是飞行器100的飞行控制***内的处理器。优选地，于本发明实施例中，信号处理装置130为单片机。

需要说明的是，本发明实施例中，所述信号光发射装置110可以是红外光发射装置，所述信号光接收装置120为红外光接收装置。当然，信号光发射装置和信号光接收装置也可以采用检测其他波段光信号的装置，其中，信号光发射装置发射的信号光的波段与信号光接收装置接收的信号光的波段匹配。

所述信号光发射装置110可以包括红外发射管，用于发射红外光信号。所述信号光发射装置110的电路原理如图2所示，所述信号光发射装置110包括：第一电阻R1、红外发射管D1、第一场效应管Q1、双向击穿二极管D3、第二二极管D2和第二电阻R2。第一电阻R1的一端连接电源，第一电阻R1的另一端与红外发射管D1的阳极耦合，红外发射管D1的阴极与第一场效应管Q1的漏极耦合，第一场效应管Q1的栅极连接单片机的通用输入/输出端口(General Purpose Input Output，GPIO)，例如单片机的IR_TX_3引脚。本发明实施例中，单片机的一个GPIO驱动红外发射管工作，发射协议采用通用异步收发((UniversalAsynchronous Receiver and Transmitter，UART)协议，发射数据宽度为8bit，数据范围0x00－0xFF。第一场效应管Q1的漏极与第二二极管D2的阴极耦合，第二二极管D2的阳极与第一场效应管Q1的源极耦合，第一场效应管Q1的源极接地，第一场效应管Q1的栅极分别串接双向击穿二极管D3的和第二电阻R2后接地。单片机通过控制第一场效应管Q1导通或截止从而控制红外发射管D1的开启或关闭。

在本发明实施例中，红外发射管D1可以根据检测范围选取不同的发射角度，第一场效应管Q1为P－MOSFET。

图2中，红外发射管使用的电压为3.3V，第一电阻R1为可调电阻，调节第一电阻R1的阻值能够调节红外发射管D1的发射功率，通过对第一电阻R1阻值的调节可实现对检测距离的调节。第一电阻R1的阻值改变，对红外发射管D1驱动的电流就会改变，根据功率等于电压与电流的乘积，因此，电压一定，电流大小决定功率大小，而发射功率决定了检测距离。

考虑到功耗要求，第一电阻R1可以使用1206封装。如果红外发射管D1功率较小，第一电阻R1可以使用0805、0603或者0402封装。

另外，图2所示的信号光发射装置110的电路原理图还可以适当变换，如图3所示，所述信号光发射装置110包括：第三电阻R3、第二场效应管Q2和红外发射管D1。所示第三电阻R3的一端连接电源、另一端连接第二场效应管Q2的源极。第二场效应管Q2的栅极连接单片机的通用异步收发串口、漏极串接红外发射管D1后接地。

图3中的红外发射管D1、第三电阻R3和第二场效应管Q2的选型可以参考图2对应的实施例。其中，第二场效应管Q2为N－MOSFET。第三电阻R3也为可变电阻，实现的功能与图2对应的实施例一致。于本发明实施例中，红外发射管D1的发射功率大于或等于预设值，于本发明实施例中，所述预设值可以为150mW，当然红外发射管D1也可以根据检测距离而设定不同的发射功率。

请参考图4，为信号光接收装置120的模块示意图。信号光接收装置120包括信号光接收管和处理模块，所述信号光接收管用于将接收的信号光转换为电信号。当所选用的信号光为红外光时，信号光接收管为红外接收管，红外接收管用于将接收的红外光信号转换为电信号。处理模块用于将所述电信号转换为模拟信号，将所述模拟信号放大，滤除所述模拟信号中的噪声，将经过去噪的模拟信号转换为数字信号，将所述数字信号发送至信号处理装置。具体的，所述红外接收管包括红外光敏二极管D4和处理模块，所述处理模块包括：依次耦合的跨阻放大器201、增益控制电路202、滤波器203和模数转换器204。所述信号光接收装置120还包括三极管Q3，所述红外光敏二极管D4的阳极端接地，所述红外光敏二极管D4的阴极端与所述跨阻放大器201耦合，所述模数转换器204与所述三极管Q3的基极耦合，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极通过上拉电阻Rpu连接电源。

红外光敏二极管D4用于接收到信号光时，将所接收的光信号转换为电信号。所述跨阻放大器201用于将所述电信号转换为模拟信号，所述增益控制电路202用于将所述模拟信号放大，所述滤波器203用于滤除所述模拟信号中的噪声，所述模数转换器204用于将经过去噪的模拟信号转换为数字信号，将所述数字信号发送至信号处理装置。所述三极管Q3的集电极作为输出数字脉冲信号的输出端，将数字脉冲信号发送至信号处理装置。其中，三极管Q3的集电极输出的信号的幅度与输入上拉电阻Rpu的电压有关，输出的信号的占空比与红外光敏二极管D4接收的信号的数据信息有关。

因此，于本发明实施例中，所述红外接收管为集成管，内部集成有能够实现上述功能的处理模块。本发明中的红外接收管能够极大减少***器件，接收的信号只需要通过简单的硬件滤波电路等就可以直接进入单片机等信号处理装置。

于本发明实施例中，所述信号光接收装置120的具体电路原理如图5所示，所述信号光接收装置120包括：第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和红外接收管U1，于本发明实施例中，所述红外接收管U1内集成有红外光敏二极管D4和处理模块。第四电阻R4的一端接电源、另一端分别与第一电容C1的一端、第二电容C2的一端以及红外接收管U1的电源端耦合，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地，红外接收管U1的输出端与单片机的UART串口耦合，例如单片机的UART－RX端口。

本实例中使用的红外接收管U1采用38Khz载波调制，但也可以采用36Khz、40Khz、56Khz等相关载波频率，本实施例不一一阐述。需要特别注意的是如果红外接收管U1的载波频率改变，相应红外发射管D1载波信号发射也应相应改变。

图1中的四组避障装置电气原理完全相同，经过处理电路后送入单片机统一处理，红外发射管四路控制信号分别连接到单片机的四个GPIO(通用输入输出)上，四路接收信号统一连接到单片机的UART－RX(通用异步收发传输器的接收端)接口上。

为了有效避免在飞行器100上安装避障装置时造成的飞行器100体积过重的问题，将信号光发射装置110和信号光接收装置120安装在飞行器壳体上。因此，去掉了现有的信号光传感器中的用于容纳信号光发射装置和信号光接收装置的壳体，有效避免将现有的信号光传感器直接安装在飞行器上导致的飞行器过重以及安装面积过大的缺陷。

如图6和图7所示，所述红外发射管D1可以是直径3mm直插型。其中，直插型是指所述红外发射管D1设有直插引脚，所述直插引脚用于作为红外发射管D1的接线端子，实现与其他电子元件的耦合。所述红外接收管U1也可以是直插型。

所述红外发射管D1和红外接收管U1的引脚均伸入飞行器壳体140内，焊接在飞行器控制底板上。在飞行器控制底板上安装有信号处理装置以及飞行器***的其他元件，红外发射与接收的控制电路都集成在飞行器控制底板上。需要说明的是，根据飞行器100体积以及功能需求，还可以选用其他尺寸的红外发射管D1和红外接收管U1。红外发射管D1和红外接收管U1的选取遵照以下条件：红外发射管D1和红外接收管U1中心频率需要保持一致，比如红外发射管D1发出的红外波频率为38Khz，红外接收管U1也必须选择38Khz的接收频率；红外发射与接收波长需要保持一致；红外接收管U1需要选择内部带信号处理的集成管。

于本发明实施例中，可以适当弯折红外发射管D1和红外接收管U1的引脚以使红外发射管D1和红外接收管U1之间的光路与飞行器的运动方向匹配。例如，将引脚弯折90°焊接在飞行器壳体140上。

为了避免红外发射管D1发出的红外线未经障碍物反射后直接进入红外接收管U1而造成测量误差，本发明实施例中，所述避障装置还可以包括在红外发射管D1和红外接收管U1之间设置的由非透光材质制成的构件。如图8所示，所述避障装置还包括遮光罩180，所述遮光罩180由非透光材质制成，具体的材质由信号光的种类决定，所述遮光罩180罩设在所述信号光接收装置120外周。于本发明实施例中，所述信号光接收装置120包括红外接收管U1，遮光罩180为一端开口的矩形体，红外接收管U1收容于遮光罩180内。红外发射管D1发出的红外线经障碍物反射后由遮光罩180的开口处射入红外接收管U1内。相邻的红外接收管U1和红外发射管D1之间的距离可以在5cm－10cm之间调节，距离太远效果会降低。

请结合参阅图6－8，优选地，在所述信号光接收装置120的接收光路上设有用于将所述信号光发射装置110输出的信号光频率之外的光滤除的滤光片160，滤光片160的中心波长与信号光发射装置110发出的信号光的波长匹配，并且滤光片160的带宽应当满足预设宽度，以能够将信号光发射装置110发出的信号光波段之外的光滤除，减少杂光的干扰。其中，预设宽度根据信号光发射装置110发出的信号光的波长而设定，以保证信号光发射装置110发出的信号光经障碍物反射后射向信号光接收装置120后，都能被信号光接收装置120接收。

如图8所示，滤光片160安装在遮光罩180的开口处，滤光片160与红外接收管U1之间的距离为1－2mm。因此，通过滤光片160能够使红外接收管U1只接收满足滤光片160的带宽的信号光，即只接收与红外发射管D1发出的红外光的波长匹配的光，而将其他的信号光滤除掉，减少其他杂光的干扰。

于本发明实施例中，红外发射管D1的发射波长为940nm，滤光片160为940nm的带通滤波器。当然红外发射管D1的发射波长也可选择940－950之间的任意波长，但相应的红外接收管U1和滤光片160也要相应的调整为相同波长。

本发明实施例中，除了通过遮光罩180和滤光片160增加避障装置的抗干扰能力之外，信号处理装置130还通过对信号光发射装置110和信号光接收装置120的软处理增加避障装置的抗干扰能力。实施方式如下：

所述信号处理装置130根据预设规则设定所述信号光发射装置110输出的信号光的数据信息，判断所述信号光接收装置120接收的信号光的数据信息与所述信号光发射装置110输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述信号光发射装置110的信号光传播路径上存在障碍物。

所述相似度是指接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息相比，相同的部分占所有部分的比例。其中，第一预设标准是一个经验值，根据具体的应用环境而设定。数据信息可以包括数据内容或波特率等。

于本发明实施例中，所述信号处理装置130为单片机，上述的实施方式包括两种具体实施方式：

第一、数据信息包括数据内容。红外光作为一种载波，能够携带一定数据内容的信号。单片机根据数据内容修改规则控制红外发射管D1发出的红外光所携带的数据内容。单片机判断红外接收管U1接收的红外光的数据内容与红外发射管D1发出的红外光的数据内容相似度是否满足第二预设标准。

其中，数据内容修改规则可以为预设的数据内容变化规律，也可以是无规则的变化规律。相似度是指将接收的数据内容与红外发射管D1发送的数据内容按区域比对，如果完全一致的区域超过一定数量则表示红外接收管U1接收的红外光的数据内容与红外发射管D1发出的红外光的数据内容相似度满足第二预设标准。

例如，在某一时刻，单片机控制红外发射管D1发出的红外光携带的数据内容为0X55，对应的二进制为01010101。如果红外接收管U1接收到的数据内容为10101010，则与红外发射管D1发出的红外光携带的数据内容完全不一致。则可以判定红外接收管U1接收的红外光的数据内容与红外发射管D1发出的红外光的数据内容相似度不满足第二预设标准，红外发射管D1发出的红外光的传播路径上不存在障碍物。如果红外接收管U1接收到的数据内为01101010，则高2位与红外发射管D1发出的红外光的数据内容一致，即连续2位正确，则此时相似度为：8位数中2位一致。如果第二预设标准为8为数中至少5位一致，则此时接收到的01101010，不满足红外接收管U1接收的红外光的数据内容与红外发射管D1发出的红外光的数据内容相似度满足第二预设标准的要求，则红外发射管D1发出的红外光的传播路径上不存在障碍物。具体多少位相同作为判定条件，根据飞行器应用不同灵活设置，例如运用于室外飞行的飞行器，可以设置为0位相同作为判定条件。如果只用在室内光线不强烈的场所，可以设置为8位相同作为判定条件。越严格的滤波抗干扰能力越强，代价是可能丢失掉障碍物检测，越不严格的滤波抗干扰能力越弱，优点是丢失掉障碍物检测的几率小。

第二、数据信息包括数据内容和波特率。单片机根据数据内容修改规则设定红外发射管D1输出的信号光的数据内容，根据数据波特率修改规则设定红外发射管D1输出的信号光的波特率；判断所述红外接收管U1接收的信号光的波特率与所述红外发射管D1输出的信号光的波特率是否一致，若一致，判断所述红外接收管U1接收的信号光的数据内容与所述红外发射管D1输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准，若是，判定所述红外发射管D1的信号光传播路径上存在障碍物。

例如，单片机设定一特定波特率2400bps，并且调制发送出去的数据为一字节的0x55，然后设置控制红外发射管D1的GPIO端口工作在38KHZ、占空比为50％的PWM输出模式，开启PWM输出并且前方有障碍物可以完全反射该发射信号，则红外接收管U1会产生一个低电平到单片机串口的RX引脚，如果关闭该GPIO的PWM输出并把GPIO固定为高电平或者低电平不变，则红外接收管U1会产生一个高电平到单片机串口的RX引脚。根据该特性，设置定时器，定时器中断频率设置为2400hz，对应于2400bps波特率，开启定时器并开启GPIO的PWM输出，调制出串口的起始条件。

红外接收管U1载波频率决定单片机的波特率可以设置的范围，在该范围内可以任意设置波特率作为红外发射管D1的发射信号调制依据。实际运用中为了增强抗干扰，可以在可用的波特率范围内随机设置，这样红外发射管D1的发射信号也根据波特率不同实时更改，起到增强抗干扰作用。例如，配置单片机的UART串口波特率，波特率从200到4608000按一定规律设定。

还可以通过改变红外发射管D1的开启和关闭，调制出不同的串口格式数据来增强抗干扰。例如，设定定时器下次中断来临时关闭GPIO的PWM输出，调制出一位发送数据1；定时器下次中断来临时开启GPIO的PWM输出，调制出一位发送数据0。根据所需发送的数据内容，重复前述两个定时器的操作步骤，直到第9次中断来临，关闭定时器，并且关闭GPIO的PWM输出，调制出串口的终止条件。例如，当数据内容为0X55时，串口模式为1位起始位、8位数据位、无奇偶校验位、1位终止位、波特率为2400bps。

红外接收管U1接收到红外信号后，单片机首先判断所接收的信号的波特率与红外发射管D1发出的红外信号的波特率是否一致，若一致，则再判断所接收的信号与红外发射管D1发出的红外信号的数据内容的相似度是否满足第二预设标准。其中，判断所接收的信号与红外发射管D1发出的红外信号的数据内容的相似度是否满足第二预设标准可以采用上述的实施方式，在此不再赘述。

因此，通过不断地变换红外发射管D1发射的信号的波特率和所携带的数据内容，以使所发射的信号区别于周围的噪声，提高了避障装置的抗干扰能力。

上述是针对一个方向上的障碍物检测方式，其他方向上的障碍物检测方式和上述实施方式基本一致。具体地，当一个方向上的障碍物检测完成后，通知上位机并切换到另一个方向发射管相连的GPIO，继续执行另一个方向上的障碍物检测。

只需要实时更改波特率和发送数据的字节以及数据内容，并且根据该波特率设置定时器中断频率，根据具体发送数据字节数以及数据内容设置定时器中断时开关GPIO的PWM输出即可。每一个方向可以设置为相同波特率也可以设置为不同波特率。

请参阅图9，为本发明较佳实施例提供的一种避障方法，应用于上述避障装置，所述方法包括：步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104。下面对具体的步骤详细描述。

步骤S101：避障装置根据预设规则设定输出的信号光的数据信息。

步骤S102：接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准？若接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度满足第一预设标准，执行步骤S103。若接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度不满足第一预设标准，执行步骤S104。

其中，所述相似度是指接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息相比，相同的部分占所有部分的比例。其中，第一预设标准是一个经验值，根据具体的应用环境而设定。

步骤S103：判定避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物。

如果存在障碍物，返回执行步骤S101，避障装置触发下一次信号光的发射，并进行下一次检测。

步骤S104：判定避障装置输出的信号光的传播路径上不存在障碍物。

如果不存在障碍物，则触发下一次信号光的发射，并进行下一次检测。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再赘述。

请参阅图10，为本发明较佳实施例提供的一种避障方法，应用于上述避障装置，所述方法包括：步骤S201、步骤S202、步骤S203、步骤S204和步骤S205。下面对具体的步骤详细描述。

步骤S201：根据数据内容修改规则设定输出的信号光的数据内容，根据数据波特率修改规则设定输出的信号光的波特率。

步骤S202：接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率是否一致？若接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率一致，执行步骤S203。若接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率不一致，执行步骤S204。

步骤S203：所接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准？若所接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度满足第二预设标准，执行步骤S205。若所接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度不满足第二预设标准，执行步骤S204。

步骤S204：判定避障装置输出的信号光的传播路径上不存在障碍物。

如果不存在障碍物，返回执行步骤S201，避障装置触发下一次信号光的发射，并进行下一次检测。

步骤S205：判定避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物。

如果存在障碍物，则触发下一次信号光的发射，并进行下一次检测。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，步骤S202和步骤S203的执行顺序并不局限图10所示的实施例。可以先判断所接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准。若是再判断接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率是否一致。若接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度满足第二预设标准且接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率一致，则判定避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物。若接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率不一致，判定避障装置输出的信号光的传播路径上不存在障碍物。

再者，针对图10，还可以只执行步骤203，对应的步骤201变为根据数据内容修改规则设定输出的信号光的数据内容。具体的实现方式可以参考前述实施例，在此不再赘述。

综上所述，与将现有的包括有用于容纳红外发射管和红外接收管的壳体的红外传感器直接安装在飞行器壳体上，而造成的飞行器重量过大以及红外传感器安装面积过大的缺陷相比，本发明实施例通过将红外发射管D1和红外接收管U1的引脚焊接在飞行器100的控制底板上，省去了现有的红外传感器的壳体，减小了重量、体积以及安装面积。对红外发射管D1和红外接收管U1的选型，例如，红外接收管U1集成有处理模块，极大减少硬件电路的体积。由此，使红外避障装置应用于体积非常小的设备上，如超小型无人飞行器等。

于本发明实施例中，红外发射管D1为高能量高发射功率的红外发射管，其发射功率不低于150mW，可以提高检测距离。由于能量提高了，在一定程度上避免了外界光线淹没发射出去的红外光线，以使红外接收管U1能容易接收到红外发射管D1发射的红外线，从而相应的提高了抗干扰能力。

在红外接收管U1的接收光路上安装滤光片160，可使本发明实施例提供的避障装置的抗干扰性能大大提高，解决了避障装置在强光下失灵的可能。

通过对红外发射管D1输出的信号的波特率和数据内容的改变，可以极大的提高避障装置对白噪声的抑制。因此，避障装置能够判断当前红外接收管U1接收的信号是干扰信号还是有用信号，能够降低白噪声对避障装置和方法的影响。

本发明应用在无人飞行器上，可实现在以无人飞行器为中心，半径为1m的范围内对障碍物检测，检测角度可以在水平方向±30°，检测半径可以通过调节发射功率来调节。无人飞行器在室内正常光线下可正常完成避障任务，在室外自然管线太强的环境下，避障装置也不会失灵，解决了现有的避障装置，例如红外避障装置，在强光下失灵的问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种避障方法，应用于避障装置，其特征在于，所述方法包括：

所述避障装置根据预设规则设定输出的信号光的数据信息；

所述避障装置判断接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物；

其中，所述相似度是指接收的所述信号光的数据信息与所输出的所述信号光的数据信息相比，相同的部分占所有部分的比例。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据信息包括数据内容，所述避障装置根据预设规则设定输出的信号光的数据信息的步骤，包括：

所述避障装置根据数据内容修改规则设定输出的信号光的数据内容；

所述避障装置判断接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准的步骤，包括：

所述避障装置判断接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据信息包括波特率和数据内容，所述避障装置根据预设规则设定输出的信号光的数据信息的步骤，包括：

所述避障装置根据数据内容修改规则设定输出的信号光的数据内容；

所述避障装置根据数据波特率修改规则设定输出的信号光的波特率；

所述的所述避障装置判断接收的信号光的数据信息与所输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物的步骤，包括：

所述避障装置判断接收的信号光的波特率与所输出的信号光的波特率是否一致，若一致，判断所接收的信号光的数据内容与所输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准，若是，判定所述避障装置输出的信号光的传播路径上存在障碍物。

4.一种避障装置，其特征在于，包括信号光发射装置、信号光接收装置和信号处理装置，所述信号光发射装置和信号光接收装置均与所述信号处理装置连接；

所述信号处理装置用于根据预设规则设定所述信号光发射装置输出的信号光的数据信息，判断所述信号光接收装置接收的信号光的数据信息与所述信号光发射装置输出的信号光的数据信息的相似度是否满足第一预设标准，若是，判定所述信号光发射装置的信号光传播路径上存在障碍物；

其中，所述相似度是指接收的所述信号光的数据信息与所输出的所述信号光的数据信息相比，相同的部分占所有部分的比例。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据信息包括数据内容，所述信号处理装置用于：

根据数据内容修改规则设定信号光发射装置输出的信号光的数据内容，判断所述信号光接收装置接收的信号光的数据内容与所述信号光发射装置输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准，若是，判定所述信号光发射装置的信号光传播路径上存在障碍物。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据信息包括波特率和数据内容，所述信号处理装置用于：

根据数据内容修改规则设定信号光发射装置输出的信号光的数据内容，根据数据波特率修改规则设定信号光发射装置输出的信号光的波特率；

判断所述信号光接收装置接收的信号光的波特率与所述信号光发射装置输出的信号光的波特率是否一致，若一致，判断所述信号光接收装置接收的信号光的数据内容与所述信号光发射装置输出的信号光的数据内容的相似度是否满足第二预设标准，若是，判定所述信号光发射装置的信号光传播路径上存在障碍物。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括滤光片，所述滤光片设置在所述信号光接收装置的接收光路上，用于将所述信号光发射装置输出的信号光频率之外的光滤除。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号光接收装置罩设有遮光罩，所述遮光罩设有开口，所述滤光片安装在所述遮光罩的开口处。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号光发射装置的发射功率大于或等于预设值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预设值为150毫瓦。

11.一种飞行器，其特征在于，包括飞行器壳体和如权利要求4－10任一所述的避障装置，所述避障装置安装在所述飞行器壳体上。

12.根据权利要求11所述的飞行器，其特征在于，所述避障装置的数量为四个，四个所述避障装置分别对应设置在所述飞行器壳体的四个预设位置处。

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