1.一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng),包括機(jī)體,其特征在于,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ⅲl(fā)送航向驅(qū)動(dòng)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(dòng)指令,控制機(jī)體的飛行方向、飛行高度和飛行姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng),其特征在于,所述的采集單元包括N個(gè)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(duì)稱的方式沿機(jī)體的周圍均勻設(shè)置,所述中心對(duì)稱點(diǎn)為機(jī)體的重心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng),其特征在于,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(gè)方向至少包括1個(gè)UWB測距傳感器陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng),其特征在于,在UWB測距傳感器陣列中包括M個(gè)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。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障系統(tǒng),其特征在于,在UWB測距傳感器陣列還包括不同量程的測距傳感器。
6.一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障方法,其特征在于,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(duì)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(gè)距離,并將不同的距離模擬出障礙物大小和形狀,同時(shí)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(shí),改變自身航向?yàn)轭A(yù)設(shè)航向,調(diào)整飛行高度和飛行姿態(tài)以躲避障礙物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障方法,其特征在于,所述步驟C中對(duì)障礙物的確定方法如下:
C1:利用每個(gè)方向上均裝配的兩個(gè)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(diǎn)的值歸一化到0~255范圍內(nèi);
C3:遍歷反射圖,統(tǒng)計(jì)每個(gè)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(diǎn)總個(gè)數(shù)超過預(yù)設(shè)闊值時(shí)則確定為障礙物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障方法,其特征在于,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。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于UWB陣列的無人機(jī)自主避障方法,其特征在于,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?yàn)榈谝活A(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(shí),改變自身航向?yàn)榈诙A(yù)設(shè)航向;
C6:當(dāng)改變自身航向?yàn)榈诙A(yù)設(shè)航向飛行時(shí),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(shí),改變自身航向?yàn)榈谌A(yù)設(shè)航向;
C7:依次類推,直到檢測不到與任意一個(gè)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。