基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無人機(jī)避障技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自主避障系統(tǒng)是無人機(jī)順利完成飛行任務(wù)的重要安全保障。因此，近年來無人機(jī)的自主避障系統(tǒng)已經(jīng)成為研宄的熱點(diǎn)問題之一。自主避障系統(tǒng)對(duì)于無人機(jī)的飛行路徑規(guī)劃能力起著至關(guān)重要的作用，所以自主避障系統(tǒng)的智能化程度很大程度上反映了無人機(jī)的智能性和安全性。現(xiàn)階段無人機(jī)自主避障與新航線規(guī)劃大多數(shù)都處于仿真階段，真正具有實(shí)用性和可行性的較少。
[0003]無人機(jī)飛行路徑的規(guī)劃應(yīng)該是自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的，主要通過自主避障模塊來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于自主避障模塊來說，它需要可靠、實(shí)用，并且反應(yīng)迅速，在無人機(jī)的作業(yè)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍狀況，并快速在原有航線基礎(chǔ)上給出新的飛行路徑，嵌入式控制系統(tǒng)則根據(jù)新航線控制飛行器完成飛行任務(wù)。
[0004]無人機(jī)自動(dòng)避障系統(tǒng)是無人機(jī)研宄中的一個(gè)重點(diǎn)，同樣也是難點(diǎn)。如何設(shè)計(jì)有效而又實(shí)用的自動(dòng)避障系統(tǒng)，保障無人機(jī)空中作業(yè)的安全是一個(gè)急需解決的問題。然而，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)輸電線路巡檢這一特殊應(yīng)用背景而開展的無人機(jī)避障系統(tǒng)的研宄較少，大部分都還處于理論討論階段，各種新的避障方法和思想也有待繼續(xù)探索和發(fā)展，其有效性也有待實(shí)踐使用的驗(yàn)證。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01310036235.1的《用于電力巡線的無人機(jī)多重避障控制方法》是通過超聲波傳感器、電磁場(chǎng)傳感器和地面站環(huán)境模型進(jìn)行障礙物定位與規(guī)避的，這種方法過于復(fù)雜，針對(duì)不同的檢測(cè)環(huán)境需要不同的檢測(cè)區(qū)域環(huán)境模型，而檢測(cè)區(qū)域環(huán)境模型幾乎不可復(fù)用，且較難獲得，使用八個(gè)傳感器也使得無人機(jī)負(fù)重較大，無人機(jī)上方?jīng)]有距離傳感器使得無人機(jī)無法檢測(cè)上方的障礙物，所以只能從側(cè)面繞過障礙物而無法飛躍障礙物，同時(shí)無人機(jī)下方?jīng)]有傳感器則無人機(jī)無法檢測(cè)無人機(jī)底部的障礙物，亦即無法進(jìn)行爬坡等飛行操作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及的缺陷，提供一種基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0008]基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)，包括無人機(jī)和地面站，所述無人機(jī)包含飛行控制模塊、機(jī)載射頻通信模塊、超聲波測(cè)距模塊和自主避障模塊；
[0009]所述飛行控制模塊用于通過機(jī)載射頻通信模塊接收地面站和自主避障模塊的指令后控制無人機(jī)飛行，并將無人機(jī)的飛行狀況通過機(jī)載射頻通信模塊反饋給地面站；
[0010]所述超聲波測(cè)距模塊用于檢測(cè)無人機(jī)前、左、右、上、下五個(gè)方向是否存在障礙物以及與障礙物之間的距離；
[0011]所述自主避障模塊用于根據(jù)超聲波測(cè)距模塊的測(cè)量結(jié)果控制無人機(jī)進(jìn)行避障；
[0012]所述地面站包含地面射頻通信模塊、航跡規(guī)劃模塊和實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊；
[0013]所述航跡規(guī)劃模塊包含電子地圖，用于設(shè)置無人機(jī)在自主飛行模式下的起止點(diǎn)、檢查點(diǎn)、飛行高度和飛行速度；
[0014]所述實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控?zé)o人機(jī)狀態(tài)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障檢測(cè)與報(bào)警操作；
[0015]所述機(jī)載射頻通信模塊和地面射頻通信模塊無線通信。
[0016]作為本實(shí)用新型基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述飛行控制模塊包含嵌入式控制芯片、三軸陀螺儀傳感器、三軸加速度計(jì)傳感器、GPS定位芯片、和氣壓計(jì)，所述嵌入式控制芯片分別和三軸陀螺儀傳感器、三軸加速度計(jì)傳感器、GPS定位芯片、氣壓計(jì)、機(jī)載射頻通信模塊、自主避障模塊相連。
[0017]作為本實(shí)用新型基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述超聲波測(cè)距模塊包含五個(gè)超聲波距離傳感器，分別設(shè)置在無人機(jī)前、左、右、上、下五個(gè)方向，用于檢測(cè)無人機(jī)前、左、右、上、下五個(gè)方向是否存在障礙物以及與障礙物之間的距離；所述五個(gè)超聲波距離傳感器均與自主避障模塊相連，將檢測(cè)結(jié)果傳遞給自主避障模塊。
[0018]作為本實(shí)用新型基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述五個(gè)超聲波距離傳感器的測(cè)距范圍為20到600厘米。
[0019]作為本實(shí)用新型基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述五個(gè)超聲波距離傳感器分別設(shè)定不同的地址，采用半雙工串口通訊依次將距離數(shù)據(jù)發(fā)送至自主避障t旲塊。
[0020]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0021]1.基于五個(gè)超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)自主避障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，重量更輕，帶負(fù)載能力更強(qiáng)，同時(shí)減輕了嵌入式處理器的負(fù)荷，使得無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性更為出色；
[0022]2.無人機(jī)能夠?qū)φ系K物進(jìn)行智能規(guī)避，規(guī)避的方式更為多樣化，并且能夠自動(dòng)調(diào)整航線，完成規(guī)定的飛行任務(wù)；
[0023]3.克服了使用氣壓計(jì)無法在山地或丘陵地帶確定相對(duì)高度的弊端，使得無人機(jī)能夠自主爬山。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型基于超聲波距離傳感器的無人機(jī)避障系統(tǒng)的模塊示意圖；
[0025]圖2為自主避障模塊在自主飛行中的避障流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種基于超聲波距離檢測(cè)的無人機(jī)避障系統(tǒng)，包括無人機(jī)和地面站，所述無人機(jī)包含飛行控制模塊、機(jī)載射頻通信模塊、超聲波測(cè)距模塊和自主避障t旲塊；
[0028]所述飛行控制模塊用于通過機(jī)載射頻通信模塊接收地面站和自主避障模塊的指令后控制無人機(jī)飛行，并將無人機(jī)的飛行狀況通過機(jī)載射頻通信模塊反饋給地面站；
[0029]所述超聲波測(cè)距模塊用于檢測(cè)無人機(jī)前、左、右、上、下五個(gè)方向是否存在障礙物以及與障礙物之間的距離；
[0030]所述自主避障模塊用于根據(jù)超聲波測(cè)距模塊的測(cè)量結(jié)果控制無人機(jī)進(jìn)行避障；
[0031]所述地面站包含地面射頻通信模塊、航跡規(guī)劃模塊和實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊；
[0032]所述航跡規(guī)劃模塊包含電子地圖，用于設(shè)置無人機(jī)在自主飛行模式下的起止點(diǎn)、檢查點(diǎn)、飛行高度和飛行速度；
[0033]所述實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控?zé)o人機(jī)狀態(tài)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障檢測(cè)與報(bào)警操作；
[0034]所述機(jī)載射頻通信模塊和地面射頻通信模塊無線通信。
[0035]所述飛行控制模塊包含嵌入式控制芯片、三軸陀螺儀傳感器、三軸加速度計(jì)傳感器、GPS定位芯片、和氣壓計(jì)，所述嵌入式控制芯片分別和三軸陀螺儀傳感器、三軸加速度計(jì)傳感器、GPS定位芯片、氣壓計(jì)、機(jī)載射頻通信模塊、自主避障模塊相連。
[0036]所述超聲波測(cè)距模塊包含五個(gè)超聲波距離傳感器，分別設(shè)置在無人機(jī)前、左、右、上、下五個(gè)方向，用于檢測(cè)無人機(jī)前、左、右、上、下五個(gè)方向是否存在障礙物以及與障礙物之間的距離；所述五個(gè)超聲波距離傳感器均與自主避障模塊相連