[发明专利]基于多传感器信息融合技术的单旋翼植保无人机避障系统

说明书

基于多传感器信息融合技术的单旋翼植保无人机避障系统，包括：数据采集层、数据预处理层、数据融合层、决策层和检测装置；所述检测装置，包括：毫米波雷达高度表，对无人机与地面的相对高度进行测量；GPS/北斗定位传感器，采集定位信息、无人机海拔高度、无人机飞行速度等；AHRS模块，采集无人机飞行姿态数据；毫米波防撞雷达传感器，采集无人机与障碍物的相对速度、相对距离以及方位角等；超声波雷达传感器，用于对障碍物的相对距离进行采集；主控制器，通过对各个传感器获得的数据进行分析，控制无人机完成避障动作；采用多种传感器可以对环境以及障碍物特征的获取，进行互相促进，同时弥补各自传感器自身存在的的不足，从而更好地完成避障任务。

技术领域

本发明属于无人机避障技术领域，尤其涉及一种基于多传感器信息融合技术的单旋翼植保无人机避障系统。

背景技术

农业植保无人机在美国、俄罗斯、日本等国运用的非常普遍，技术也十分先进，然而中国作为农业大国，18亿亩基本农田，农业植保无人机却尚未得到普及。但是，我国的农业植保无人机市场正值上升阶段，正因为尚未普及所以市场大有作为。中国每年需要大量的人员从事农业植保作业，而我国每年农药中毒人数有10万之众，同时，农村青壮年劳动力逐渐稀缺，人力成本日益增加。植保无人机则可远距离遥控操作，避免了喷洒作业人员暴露于农药的危险，保障了喷洒作业的安全。

植保无人机，是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。植保无人机采用高效无刷电机作为动力，机身振动小，可以搭载精密仪器，喷洒农药等更加精准；同时，植被地形要求低，作业不受海拔限制；植保无人机起飞调校短、效率高、出勤率高；植保无人机具有环保，无废气，符合国家节能环保和绿色有机农业发展要求。

植保无人机不断普及，开始走进普通老百姓的生活。但是植保无人机由于没有采用相关的防碰撞防护，导致植保无人机在作业过程中，增加了很多的限制，如作业田块周界10米范围内要求无人员居住的房舍，作业田块周界10米范围内无防护林、高压线塔、电杆等障碍物，作业田块中间无影响飞行安全的障碍物或影响飞行视线的障碍物，作物高度应低于操作人员的视线，操作人员能够观察到飞机飞行姿态等要求，这些限制将会使得植保无人机的使用受到一定的地域限制，不利于植保无人机的全面普及。

发明内容

本发明提供了一种基于多传感器信息融合技术的单旋翼植保无人机避障系统，采用多种传感器可以对环境以及障碍物特征的获取，进行互相促进，同时弥补各自传感器自身存在的的不足，从而更好地完成避障任务。

本发明提供了一种基于多传感器信息融合技术的单旋翼植保无人机避障系统，包括：数据采集层、数据预处理层、数据融合层、决策层和检测装置；

所述检测装置，包括：

毫米波雷达高度表，对无人机与地面的相对高度进行测量；

GPS/北斗定位传感器，采集定位信息、无人机海拔高度、无人机飞行速度等；

AHRS模块，采集无人机飞行姿态数据；

毫米波防撞雷达传感器，采集无人机与障碍物的相对速度、相对距离以及方位角等；

超声波雷达传感器，用于对障碍物的相对距离进行采集；

主控制器，通过对各个传感器获得的数据进行分析，控制无人机完成避障动作；

所述主控制器分别与毫米波雷达高度表、GPS/北斗定位传感器、AHRS模块、毫米波防撞雷达传感器、超声波雷达传感器相连。

进一步的，所述毫米波防撞雷达传感器、超声波雷达传感器安装在无人机前方，超声波雷达传感器进行0～10米范围的测距，毫米波防撞雷达传感器进行1～50m范围内的测距。