本發(fā)明涉及航空科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

無人駕駛無人機(jī)簡稱無人機(jī)，是利用遙控方法和自備的程序控制裝置操縱的不載人的無人機(jī)。為了維持機(jī)體平衡以及完成工作任務(wù)，無人機(jī)體上可安裝的傳感器越來越多，而隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在小型無人機(jī)上集成高精度的傳感器已經(jīng)成為現(xiàn)實。目前，無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也越來越多，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等。

目前無人機(jī)飛行避障仍依賴于依靠操作者用遙控設(shè)備遠(yuǎn)程控制，目前所提出的避障策略多是采用激光測距模塊實現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中避障系統(tǒng)包括信息采集模塊、姿態(tài)識別模塊、信息處理模塊、姿態(tài)調(diào)整模塊、避障執(zhí)行模塊，其避障方法是用信息采集模塊采用激光測距陣列進(jìn)行多軸無人機(jī)前進(jìn)方向上立體場景的信息采集，然后將采集的信息傳輸至所述信息處理模塊；信息處理模塊接收并處理從所述姿態(tài)識別模塊獲取的信息，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；姿態(tài)識別模塊識別多軸無人機(jī)的飛行姿態(tài)信息，并將識別到的信息傳輸至所述信息處理模塊；姿態(tài)調(diào)整模塊根據(jù)所述信息處理模塊發(fā)送的姿態(tài)調(diào)整指令對避障系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，W使多軸無人機(jī)避障系統(tǒng)保持關(guān)注其飛行方向正前方的水平方向；避障執(zhí)行模塊接收并執(zhí)行從信息處理模塊發(fā)出的避障指令。

上述方法能夠有效地實現(xiàn)前進(jìn)方向上的避障，但卻無法實現(xiàn)全方位的避障，例如在飛行區(qū)域比較狹窄時，無人機(jī)不止能受到前方障礙物的影響，兩側(cè)也會受到碰觸到障礙物的威脅，故此方案只適用于寬闊場景下的避障，并不能實現(xiàn)全方位避障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)只能實現(xiàn)在前進(jìn)方向上自主避障，并且狹窄區(qū)域飛行時，無人機(jī)容易受多方向障礙物的威脅，目的在于提供一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)及其方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)不能在狹窄場景下進(jìn)行避障，以及不能實現(xiàn)全方位避障的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)，包括機(jī)體，還包括采集單元、接收單元、判斷單元、控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中：

采集單元：采集機(jī)體四周障礙物與機(jī)體之間的距離數(shù)據(jù)，并將采集的距離數(shù)據(jù)傳輸給接收單元；

接收單元：接收采集單元傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給判斷單元；

判斷單元：接收接收單元傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)，發(fā)送判斷信息到控制單元；

控制單元：接收判斷單元傳輸?shù)呐袛嘈畔?，發(fā)送航向驅(qū)動指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：接收控制單元傳輸?shù)暮较蝌?qū)動指令，控制機(jī)體的飛行方向、飛行高度和飛行姿態(tài)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的發(fā)明人注意到隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在無人機(jī)體上安裝多個高精度小體積的器件已經(jīng)不是難題，可利用運(yùn)樣的現(xiàn)有技術(shù)條件在無人機(jī)上安裝多個距離傳感器，從而根據(jù)多個距離傳感器測量的距離數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時的避障，最大限度減少機(jī)體損傷和人員傷害。所以本發(fā)明構(gòu)建了包括采集單元、接收單元、判斷單元、控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的避障執(zhí)行系統(tǒng)，相比現(xiàn)有技術(shù)的無人機(jī)避障系統(tǒng)只保持關(guān)注其飛行方向正前方的水平方向，采集單元采集的是機(jī)體四周障礙物與機(jī)體之間的距離數(shù)據(jù)，采集范圍更廣，可以對機(jī)體全方位障礙物進(jìn)行探測，從而實現(xiàn)全方位的無人機(jī)避障。另外，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的采集單元是利用UWB無載波通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，UWB技術(shù)利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，可用來做近距離精確定位，所以在狹窄場景下也能自主實時避障，其工作原理是發(fā)送和接收脈沖間隔嚴(yán)格受控的高斯單周期超短時脈沖，超短時單周期脈沖決定了信號的帶寬很寬，接收機(jī)直接用一級前端交叉相關(guān)器就把脈沖序列轉(zhuǎn)換成基帶信號，省去了傳統(tǒng)通信設(shè)備中的中頻級，極大地降低了設(shè)備復(fù)雜性，并且UWB技術(shù)具有抗干擾性能強(qiáng)，傳輸速率高，系統(tǒng)容量大等優(yōu)點，非常適用于本發(fā)明的無人機(jī)避障系統(tǒng)。

所述的采集單元包括N個UWB測距傳感器陣列、N為≥6的正整數(shù)，UWB測距傳感器陣列以中心對稱的方式沿機(jī)體的周圍均勻設(shè)置，所述中心對稱點為機(jī)體的重心。進(jìn)一步的，整個采集單元由若干個UWB測距傳感器陣列組成，UWB測距傳感器陣列在機(jī)體的周圍均勻設(shè)置，UWB測距傳感器陣列至少為6個，并且關(guān)于機(jī)體的重心中心對稱，通過這樣的分布方式可以使探測的多個距離數(shù)據(jù)更加均衡，有利于實現(xiàn)全方位的無人機(jī)避障，同時可以保證機(jī)體重量平衡，從而保證飛行過程中平穩(wěn)飛行。

所述的采集單元包括UWB測距傳感器陣列，所述UWB測距傳感器陣列分別設(shè)置在機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)方向，每個方向至少包括1個UWB測距傳感器陣列。進(jìn)一步的，機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)方向為優(yōu)選位置，即與水平面垂直向上、與水平面垂直向下、水平向左、水平向右、水平向前、水平向后6個方向，在無人機(jī)飛行過程中，可隨時通過6個方向的UWB測距傳感器陣列獲取可能遇到的任何障礙物距離機(jī)體的距離數(shù)據(jù)，從而及時的做出避障動作，保證機(jī)體安全，從而實現(xiàn)全方位的無人機(jī)避障。

在UWB測距傳感器陣列中包括M個UWB傳感器、M為≥2的正整數(shù)，所述UWB傳感器以測量方向軸發(fā)散的形式排列成陣列。進(jìn)一步的，每個方向上的UWB傳感器均以測量方向軸發(fā)散的形式排列成陣列，測量方向軸是指距離傳感器測量的方向，例如在無人機(jī)上采用了UWB測距傳感器陣列，在無人機(jī)的正下方安裝，UWB測距傳感器陣列可以根據(jù)測量方向軸的指向方向檢測正下方的距離數(shù)據(jù)。測量方向軸發(fā)散的形式是指在測量一個方向時，采用多個UWB傳感器時，測量方向相互不平行的發(fā)散形式，基于此種設(shè)計方法，測量方向軸可與正下方方向有夾角，通過發(fā)散的設(shè)計可保證獲取較、大的測量面積，從而增大無人機(jī)的保護(hù)范圍，在條件允許的情況下，安裝越多的UWB傳感器，其測量精度越高，避障越實時。每個UWB測距傳感器陣列中至少裝配2個UWB傳感器，2個UWB傳感器關(guān)于過重心的線對稱，構(gòu)造出避障系統(tǒng)。

在UWB測距傳感器陣列還包括不同量程的測距傳感器。進(jìn)一步的，測距傳感器包括視覺傳感器、激光測距傳感器、超聲波傳感器、雷達(dá)傳感器等，例如激光測距傳感器和UWB傳感器結(jié)合，激光測距傳感器的發(fā)射模塊會以一定頻率不停的向外發(fā)送激光，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以理解，當(dāng)電磁波接觸到障礙物時，會彈回而被UWB傳感器的接收模塊接收到，從而生成距離數(shù)據(jù)，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以理解根據(jù)電磁波的傳播速度和傳播時間可計算出無人機(jī)與障礙物之間的距離。再例如在每個方向上均裝配兩個視覺傳感器，視覺傳感器和UWB傳感器結(jié)合構(gòu)造出雙目視覺系統(tǒng)，利用該雙目視覺系統(tǒng)構(gòu)造觀測場景的視差圖，從視差圖上分離出障礙物。

一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障方法，包括以下步驟：

A：將采集單元中的UWB測距傳感器陣列均開啟，位于機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)的UWB測距傳感器陣列均對障礙物與機(jī)體之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集的距離數(shù)據(jù)傳輸給接收單元；

B：接收單元接收UWB測距傳感器陣列傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給判斷單元；

C：判斷單元將接收單元傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)解算成多個距離，并將不同的距離模擬出障礙物大小和形狀，同時取其中最小距離與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行比較，當(dāng)該距離小于預(yù)設(shè)距離時，改變自身航向為預(yù)設(shè)航向，調(diào)整飛行高度和飛行姿態(tài)以躲避障礙物。

進(jìn)一步的，步驟A中UWB測距傳感器陣列分別安裝在機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)，表示為與水平面垂直向上、與水平面垂直向下、水平向左、水平向右、水平向前、水平向后6個方向，即可以表示探測垂直向上、垂直向下、東、西、南、北6個方向的障礙物，每個方向上的UWB傳感器均包括多個，且以測量方向軸發(fā)散的形式排列成陣列，以獲取該方向的多個距離傳感數(shù)據(jù)，UWB傳感器與不同量程的測距傳感器一起采集障礙物距離機(jī)體的距離數(shù)據(jù)；步驟B就是一個普通的數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)；步驟C主要負(fù)責(zé)將接收到的距離數(shù)據(jù)解算成距離，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以理解為當(dāng)在某個方向上具有多個UWB測距傳感器陣列時，多個UWB傳感器可測量多個距離傳感數(shù)據(jù)，從而從多個距離數(shù)據(jù)中可計算出多個距離來，在這些距離數(shù)據(jù)中選取最小距離與預(yù)設(shè)距離做出實時比較，當(dāng)距離過近時，說明有撞上障礙物的危險，此時改變航向。依據(jù)所述多個距離傳感數(shù)據(jù)解算出多個距離，以此模擬出障礙物大小和形狀，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以這樣理解：UWB傳感器測量方向軸以發(fā)散的形式排布成陣列，由于是以發(fā)散形式排列，其測量的范圍也會加大，在單個方向上能夠測量更大的范圍，在測量了多個與障礙物的距離后，就可模擬出各種形狀的障礙物來，為后序躲避障礙物提供保障。判斷單元解算出裝配在本體的測量方向軸底部，即垂直向下的UWB測距傳感器陣列發(fā)送的距離傳感數(shù)據(jù)成距離，根據(jù)該距離計算出飛行高度，并據(jù)此調(diào)整飛行高度；另外，所述測量方向軸垂直向下的UWB傳感器包括多個，均用于測量本體與地面的距離數(shù)據(jù)，依據(jù)多個所述距離數(shù)據(jù)檢測本體的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角以確定本體的姿態(tài)變化，并據(jù)此調(diào)整飛行姿態(tài)。

所述步驟C中對障礙物的確定方法如下：

C1：利用每個方向上均裝配的兩個UWB傳感器構(gòu)造出避障系統(tǒng)，利用該避障系統(tǒng)構(gòu)造觀測場景的反射圖；

C2：將反射圖上所有反射點的值歸一化到0～255范圍內(nèi)；

C3：遍歷反射圖，統(tǒng)計每個反射值出現(xiàn)的次數(shù)；

C4：當(dāng)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的反射點總個數(shù)超過預(yù)設(shè)闊值時則確定為障礙物。

進(jìn)一步的，步驟C1為構(gòu)造模塊：在每個方向的UWB測距傳感器陣列中均裝配兩個UWB傳感器構(gòu)造出避障系統(tǒng)，即兩個UWB傳感器關(guān)于機(jī)體重心成中心對稱的某一線成軸對稱，利用該避障系統(tǒng)構(gòu)造觀測場景的反射圖；C2為歸一模塊，C3為遍歷模塊，C4為確定模塊，根據(jù)以上所述的C2、C3、C4所述的陣列測量算法從反射圖上分離出障礙物，根據(jù)以上所述方式實現(xiàn)了對障礙物的探測。

步驟C中所述的預(yù)設(shè)航向至少包括機(jī)體頂部方向、底部方向、左側(cè)方向、右側(cè)方向、前側(cè)方向、后側(cè)方向。進(jìn)一步的，機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)6個方向分別指垂直向上、垂直向下、東、西、南、北6個方向，在預(yù)設(shè)航向中有一個初始操控方向，例如操作者控制無人機(jī)向正北方向飛行，運(yùn)根據(jù)預(yù)先設(shè)置，可在遇到障礙物時，繞過障礙物繼續(xù)向北飛行。

步驟C中預(yù)設(shè)航向的確定方法包括以下步驟：

C5：當(dāng)改變自身航向為第一預(yù)設(shè)航向后，檢測到與該預(yù)設(shè)航向前方的障礙物的距離小于預(yù)設(shè)距離時，改變自身航向為第二預(yù)設(shè)航向；

C6：當(dāng)改變自身航向為第二預(yù)設(shè)航向飛行時，仍檢測到與該預(yù)設(shè)航向前方的障礙物的距離小于預(yù)設(shè)距離時，改變自身航向為第三預(yù)設(shè)航向；

C7：依次類推，直到檢測不到與任意一個方向的障礙物的距離小于預(yù)設(shè)距離，升高預(yù)設(shè)高度后保持初始操控方向繼續(xù)飛行。

進(jìn)一步的，根據(jù)以上方式實現(xiàn)了對航向改變的方法，即解算多個所述距離傳感數(shù)據(jù)成多個距離，取其中最小距離與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行比較，其比較結(jié)果作為改變自身航向為預(yù)設(shè)航向的依據(jù)，最終與調(diào)整飛行高度和飛行姿態(tài)一起配合實現(xiàn)避障目的。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)及其方法，包括機(jī)體，在機(jī)體上設(shè)置有采集單元、接收單元、判斷單元、控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中采集單元采集的是機(jī)體四周障礙物與機(jī)體之間的距離數(shù)據(jù)，采集范圍更廣，可以對機(jī)體全方位障礙物進(jìn)行探測，從而實現(xiàn)全方位的無人機(jī)避障，此外，采集單元是利用UWB無載波通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，UWB技術(shù)利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，可用來做近距離精確定位，能夠?qū)崿F(xiàn)狹窄場景下的自主實時避障；

2、本發(fā)明一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)及其方法，在離線狀態(tài)下，利用在無人機(jī)多個方向上裝配的多個UWB傳感器采集多個方向的距離數(shù)據(jù)，解算距離數(shù)據(jù)成距離并用于判斷是否改變航向的基準(zhǔn)，以上所述的避障方法具有可靠、實時、準(zhǔn)確，能夠有效防止機(jī)體損傷，也能夠保證飛行過程中不破壞其他物品等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位避障的目的；

3、本發(fā)明一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)及其方法，UWB測距傳感器陣列以中心對稱的方式沿機(jī)體的周圍均勻設(shè)置，所述中心對稱點為機(jī)體的重心，通過這樣的分布方式可以使探測的多個距離數(shù)據(jù)更加均衡，有利于實現(xiàn)全方位的無人機(jī)避障，同時可以保證機(jī)體重量平衡，從而保證飛行過程中平穩(wěn)飛行；

4、本發(fā)明一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)及其方法，每個方向上的UWB傳感器均以測量方向軸發(fā)散的形式排列成陣列，通過發(fā)散的設(shè)計可保證獲取較、大的測量面積，從而增大無人機(jī)的保護(hù)范圍。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)，包括機(jī)體，還包括采集單元、接收單元、判斷單元、控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的采集單元包括UWB測距傳感器陣列，所述UWB測距傳感器陣列分別設(shè)置在機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)方向，每個方向設(shè)置有4個UWB測距傳感器陣列，在UWB測距傳感器陣列中包括2個UWB傳感器，所述UWB傳感器以測量方向軸發(fā)散的形式排列成陣列；在UWB測距傳感器陣列還包括不同量程的測距傳感器。其中：采集單元：采集機(jī)體四周障礙物與機(jī)體之間的距離數(shù)據(jù)，并將采集的距離數(shù)據(jù)傳輸給接收單元；接收單元：接收采集單元傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給判斷單元；判斷單元：接收接收單元傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)，發(fā)送判斷信息到控制單元；控制單元：接收判斷單元傳輸?shù)呐袛嘈畔ⅲl(fā)送航向驅(qū)動指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：接收控制單元傳輸?shù)暮较蝌?qū)動指令，控制機(jī)體的飛行方向、飛行高度和飛行姿態(tài)。

本發(fā)明中的測距傳感器還包括慣性傳感器、磁強(qiáng)計、超聲波傳感器、激光測距傳感器、視覺傳感器等，用于生成各種傳感器數(shù)據(jù)從而生成用于表征無人機(jī)飛行過程中的姿態(tài)信息、高度數(shù)據(jù)、航向數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)等，從而反映無人機(jī)飛行中的各項參數(shù)，便于無人機(jī)做自身的調(diào)整。當(dāng)無人機(jī)受到刮風(fēng)影響時，利用慣性傳感器可檢測出無人機(jī)的姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，無人機(jī)獲取姿態(tài)數(shù)據(jù)后調(diào)整自身姿態(tài)以保證按照操控指令飛行；又如當(dāng)用戶想通過圖像控制無人機(jī)飛行時，可采用視覺傳感器獲取動態(tài)圖像，繼而從動態(tài)圖像的每一帖圖片中識別人的手勢，從而根據(jù)人的手勢與預(yù)存模板庫的匹配結(jié)果判斷將要完成的操作指令。以上所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為無人機(jī)現(xiàn)有的避障設(shè)備，如陀螺儀、驅(qū)動機(jī)等；接收單元為無線通信設(shè)備，是采集單元和判斷單元之間的數(shù)據(jù)通道，判斷單元為中央處理器，控制單元為微控制器。本發(fā)明還包括顯示模塊、存儲模塊、通信接口，顯示模塊用于顯示程序執(zhí)行的結(jié)果，存儲模塊用于存儲支持收發(fā)裝置執(zhí)行上述無人機(jī)自主避障方法的程序，通信接口用于上述無人機(jī)自主避障裝置與其他設(shè)備或通信網(wǎng)絡(luò)通信，當(dāng)控制單元控制無人機(jī)時，需要設(shè)置無人機(jī)與控制單元的控制頻率，以保證有效控制無人機(jī)飛行。

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障方法，包括以下步驟：

A：將采集單元中的UWB測距傳感器陣列均開啟，位于機(jī)體頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)的UWB測距傳感器陣列均對障礙物與機(jī)體之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集的距離數(shù)據(jù)傳輸給接收單元；

B：接收單元接收UWB測距傳感器陣列傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給判斷單元；

C：判斷單元將接收單元傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)解算成多個距離，并將不同的距離模擬出障礙物大小和形狀，同時取其中最小距離與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行比較，當(dāng)該距離小于預(yù)設(shè)距離時，改變自身航向為預(yù)設(shè)航向，調(diào)整飛行高度和飛行姿態(tài)以躲避障礙物。

所述步驟C中對障礙物的確定方法如下：

C1：利用每個方向上均裝配的兩個UWB傳感器構(gòu)造出避障系統(tǒng)，利用該避障系統(tǒng)構(gòu)造觀測場景的反射圖；

C2：將反射圖上所有反射點的值歸一化到0～255范圍內(nèi)；

C3：遍歷反射圖，統(tǒng)計每個反射值出現(xiàn)的次數(shù)；

C4：當(dāng)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的反射點總個數(shù)超過預(yù)設(shè)闊值時則確定為障礙物。

步驟C中所述的預(yù)設(shè)航向至少包括機(jī)體頂部方向、底部方向、左側(cè)方向、右側(cè)方向、前側(cè)方向、后側(cè)方向。

步驟C中預(yù)設(shè)航向的確定方法包括以下步驟：

C5：當(dāng)改變自身航向為第一預(yù)設(shè)航向后，檢測到與該預(yù)設(shè)航向前方的障礙物的距離小于預(yù)設(shè)距離時，改變自身航向為第二預(yù)設(shè)航向；

C6：當(dāng)改變自身航向為第二預(yù)設(shè)航向飛行時，仍檢測到與該預(yù)設(shè)航向前方的障礙物的距離小于預(yù)設(shè)距離時，改變自身航向為第三預(yù)設(shè)航向；

C7：依次類推，直到檢測不到與任意一個方向的障礙物的距離小于預(yù)設(shè)距離，升高預(yù)設(shè)高度后保持初始操控方向繼續(xù)飛行。

當(dāng)無人機(jī)飛行過程中某個方向遇到障礙物時，可利用多個方向的UWB測距傳感器陣列檢測出與障礙物的距離，從而迅速做出避障動作，從而保證機(jī)身不損傷，而且當(dāng)無人機(jī)有了避障措施后，能夠單獨執(zhí)行空間檢測等任務(wù)；步驟C中預(yù)設(shè)航向的確定過程如下：在向東方向的4個UWB傳感器和激光距離傳感器分別測出1.0m、1.2m、1.2m、1.1m，而預(yù)設(shè)距離是1m，此時裝配在東方向的4個UWB傳感器和激光測距傳感器中的其中一個已經(jīng)測出和預(yù)設(shè)距離相等的距離，此時需要改變航向，以保證機(jī)體不損傷，最大限度保護(hù)機(jī)體。

步驟C模擬出障礙物大小和形狀過程如下：無人機(jī)的右側(cè)方向安裝了8個UWB傳感器，通過測量發(fā)現(xiàn)根據(jù)UWB傳感器算出的多個距離數(shù)據(jù)是線性變化的，從而判斷該方向前方的障礙物很可能是平面，再根據(jù)單個激光測距傳感器發(fā)射在障礙物上的A、B、C、D四個點的空間相對位置求取出平面公式，從而確定障礙物的一側(cè)為平整的形狀，且根據(jù)是否能夠接收到UWB傳感器返回的數(shù)據(jù)確定障礙物的邊緣；除了本實施例中表征的平整的障礙物外，其他不規(guī)則的障礙物如樹木、懸崖、隧道等，可根據(jù)建立數(shù)學(xué)模型等方法對障礙物的形狀和大小進(jìn)行模擬，本發(fā)明對完成測量障礙物形狀和大小的算法不做限制。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。