障指令，以使多軸無(wú)人機(jī)按照最優(yōu)避障路徑完成減速、急?；蚶@行等動(dòng)作。避障執(zhí)行模塊5，用于接收并執(zhí)行從信息處理模塊4發(fā)出的避障指令，根據(jù)最優(yōu)避障路徑完成減速、急停、或繞行等動(dòng)作。
[0030]具體的，信息采集模塊I，采用激光測(cè)距陣列實(shí)現(xiàn)前進(jìn)方向上立體場(chǎng)景信息采集。所述激光測(cè)距陣列包括多個(gè)分布交錯(cuò)的激光發(fā)射頭和一個(gè)居中的接收頭。利用激光發(fā)射裝置從發(fā)射激光到激光因傳播途中碰到障礙物反射到接收頭的時(shí)間差，推算出前方障礙物的大小和方位。信息采集模塊I是由避障系統(tǒng)中的姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)控制，根據(jù)多軸無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)調(diào)整避障系統(tǒng)的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息采集模塊I始終對(duì)多軸無(wú)人機(jī)前進(jìn)水平方向的探測(cè)及?目息米集。
[0031]如圖2所示，信息采集模塊I包括多個(gè)激光發(fā)射頭和一個(gè)接收頭，所述激光測(cè)距陣列包括多個(gè)關(guān)注橫向平面的激光發(fā)射頭U、關(guān)注縱向平面的激光發(fā)射頭12和一個(gè)接收頭13。激光發(fā)射頭按圖2所示交錯(cuò)布置組成陣列，在水平方向上形成水平關(guān)注激光束，關(guān)注多軸無(wú)人機(jī)飛行前方90度扇面內(nèi)的區(qū)域。垂直直方向上形成垂直關(guān)注激光束。激光發(fā)射頭前端均裝置柱形透鏡，發(fā)射的光線經(jīng)過(guò)折射后形成直線光斑，并關(guān)注一定夾角的扇區(qū)。接收頭13置于正中，關(guān)注水平面的激光發(fā)射頭11，發(fā)射光束呈水平方向交錯(cuò)布置，關(guān)注前方水平方向一定半徑的扇面范圍內(nèi)，90°角的區(qū)域;關(guān)注垂直平面的激光發(fā)射頭12布置于接收頭13的上下，并調(diào)整直線光斑在垂直方向上，使其關(guān)注垂直方向上的扇區(qū)范圍，如圖3所示。
[0032]進(jìn)一步，激光發(fā)射頭11、12均裝置柱形透鏡，射出直線光斑。橫向(水平)平面上布置多個(gè)激光發(fā)射頭11，每個(gè)發(fā)射頭關(guān)注前方30°扇形范圍內(nèi)區(qū)域，多個(gè)發(fā)射頭射出的直線光斑有不同程度的重疊，越靠近中心越密集，共同組成前方水平面上一定半徑內(nèi)90°扇形偵察區(qū)域?？v向(垂直)平面上布置較少激光發(fā)射頭12，每個(gè)發(fā)射頭關(guān)注前方15°扇形范圍內(nèi)區(qū)域。詳細(xì)的，水平關(guān)注激光束由較多的激光發(fā)射頭的發(fā)射光匯合形成，每個(gè)激光發(fā)射頭的柱形透鏡水平布置，相互之間有重疊，越靠中間越密集。為在有限的幾何空間內(nèi)放置一定數(shù)量的激光發(fā)射頭，水平關(guān)注激光束的多個(gè)激光發(fā)射頭可以不在同一水平面內(nèi)布置，只需將其投射點(diǎn)在最遠(yuǎn)端調(diào)校在同一水平面即可。垂直關(guān)注激光束由較少的激光發(fā)射頭的發(fā)射光匯合形成，主要關(guān)注正前方水平線上下一定范圍內(nèi)的區(qū)域，每個(gè)激光發(fā)射頭的柱形透鏡垂直布置。
[0033]如圖4所示，激光發(fā)射頭111、112的柱形透鏡水平布置，激光發(fā)射頭12的柱形透鏡豎直布置。
[0034]如圖5所示，所述的多軸無(wú)人機(jī)偵測(cè)其前進(jìn)水平方向90度角的扇形區(qū)域，根據(jù)檢測(cè)到的障礙物距離多軸無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)近，由近至遠(yuǎn)分別劃分為:急停區(qū)，減速區(qū)，警示區(qū)以及安全區(qū)。
[0035]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光陣列的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，其特征在于，所述多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)包括:信息處理模塊、分別與所述信息處理模塊相連接的姿態(tài)識(shí)別模塊、姿態(tài)調(diào)整模塊、信息采集模塊及避障執(zhí)行模塊； 所述信息采集模塊，用于采用激光測(cè)距陣列進(jìn)行多軸無(wú)人機(jī)前進(jìn)方向上立體場(chǎng)景的信息采集，然后將采集的信息傳輸至所述信息處理模塊； 所述姿態(tài)識(shí)別模塊，用于識(shí)別多軸無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)信息，并將識(shí)別到的信息傳輸至所述信息處理模塊； 所述信息處理模塊，用于接收并處理從所述姿態(tài)識(shí)別模塊獲取的信息，然后向姿態(tài)調(diào)整模塊發(fā)送調(diào)整避障系統(tǒng)姿態(tài)的指令;還用于接收并處理從信息采集模塊獲取的信息，向避障執(zhí)行模塊發(fā)送避障指令； 所述姿態(tài)調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述信息處理模塊發(fā)送的姿態(tài)調(diào)整指令對(duì)避障系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整； 所述避障執(zhí)行模塊，用于接收并執(zhí)行從信息處理模塊發(fā)出的避障指令。2.如權(quán)利要求1所述的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，其特征在于，所述多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)保持關(guān)注無(wú)人機(jī)飛行方向正前方的水平方向，并偵測(cè)垂直方向上一定角度的空間區(qū)域。3.如權(quán)利要求1所述的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集模塊包括多個(gè)激光發(fā)射頭和一個(gè)接收頭。4.如權(quán)利要求3所述的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，其特征在于，在所述信息采集模塊中，所述接收頭置于正中位置;所述多個(gè)激光發(fā)射頭布置成陣列，每個(gè)所述激光發(fā)射頭安裝有柱形透鏡，可射出直線光斑以關(guān)注光路射出方向上一定夾角的扇區(qū)；所述多個(gè)激光發(fā)射頭中包括若干水平激光束發(fā)射頭和若干垂直激光束發(fā)射頭，其中，水平激光束發(fā)射頭的數(shù)量多于垂直激光束發(fā)射頭的數(shù)量； 各個(gè)水平激光發(fā)射頭的柱形透鏡整體呈水平布置，所發(fā)出的水平激光光束用于關(guān)注前方水平面的扇區(qū)，且發(fā)出的水平激光光束相互之間有重疊，越靠中間越密集； 各個(gè)垂直激光發(fā)射頭用于關(guān)注正前方水平線上下一定范圍內(nèi)的障礙物，各個(gè)激光發(fā)射頭的柱形透鏡整體呈垂直布置。5.如權(quán)利要求1所述的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行姿態(tài)信息包括多軸無(wú)人機(jī)的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角。6.如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，其特征在于，所述多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)與其他多軸無(wú)人機(jī)機(jī)載模塊協(xié)同作業(yè)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型適用于航空科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，提供了基于激光陣列的多軸無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)；系統(tǒng)包括：信息采集、姿態(tài)識(shí)別、姿態(tài)調(diào)整、信息處理和避障執(zhí)行五個(gè)模塊；其主要特征為：所述的信息采集模塊通過(guò)特殊布置激光測(cè)距陣列使其發(fā)出的直線光斑有效重疊在一定水平夾角內(nèi)的扇形區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)前方扇形區(qū)域的掃描，偵測(cè)有無(wú)障礙物及障礙物的大小和方位；所述的姿態(tài)調(diào)整模塊根據(jù)姿態(tài)識(shí)別模塊采集到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)信息，調(diào)整避障系統(tǒng)姿態(tài)以保持關(guān)注飛行前方水平方位，并偵測(cè)垂直方向上一定角度的空間區(qū)域；所述的信息處理模塊結(jié)合無(wú)人機(jī)當(dāng)前姿態(tài)實(shí)現(xiàn)精確報(bào)警并重新規(guī)劃路徑，由所述的避障執(zhí)行模塊執(zhí)行避障功能，實(shí)現(xiàn)三維環(huán)境下對(duì)障礙物的有效偵測(cè)與避讓。
【IPC分類(lèi)】G01S17/93
【公開(kāi)號(hào)】CN205317940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620008187
【發(fā)明人】盧少平
【申請(qǐng)人】深圳市易飛行科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日