[发明专利]一种用于多旋翼无人机的自主导航避障方法及装置

权利要求书

1.一种用于多旋翼无人机的自主导航避障方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：获得固定在飞行器前端摄像头的地物及障碍物目标光学图像，对图像中的目标进行检测、提取、识别和跟踪，获得目标相对于飞行器高低方位轴的角位置偏差；

步骤S2：将目标相对飞行器的偏差角结合惯性传感器的信息进行坐标变换，同时通过地理信息系统获取地面目标三个以上特征点的地理坐标，利用以上信息形成位置解算方程，最终解算出飞行器的姿态和位置；

步骤S3：根据推导的位置对飞行器的预定航迹进行纠偏，控制飞行器按照正确方向飞行，在接近障碍物时，双目传感器同时摄取目标图像，利用双目视差测量两幅图像中的同一目标相对飞行器的距离，当距离值小于安全距离时，飞行器调整姿态改变飞行方向，直至避开障碍物。

2.根据权利要求1所述的用于多旋翼无人机的自主导航避障方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S4：在飞行过程中遇到透明的玻璃墙体时，需要在自主导航避障系统中加装毫米波雷达传感器进行备份，在双目视觉传感器无法检测出前方障碍物时，以超声波信号作为测量信号入无人机控制回路。

3.根据权利要求1或者2所述的适用于多旋翼无人机的避障方法，其特征在于，所述无人机的载重在3公斤以上，所述障碍物包括细小的树枝或电力导线。

4.根据权利要求1或者2所述的适用于多旋翼无人机的避障方法，其特征在于，所述无人机中高速飞行时，由高速嵌入式视觉芯片对大量图像数据进行处理，处理过程包括对高分辨率双目图像数据进行预处理、目标检测、跟踪，提高自主导航避障系统对障碍物的反应速度并控制回路的实时性。

5.一种用于多旋翼无人机的自主导航避障系统，其特征在于，包括视觉传感器单元、图像匹配处理单元、环境相对信息处理模块、载体自身信息处理模块，所述视觉传感器单元与所述图像匹配处理单元连接，所述图像匹配处理单元分别与所述环境相对信息处理模块以及所述载体自身信息处理模块连接，其中

所述视觉传感器单元采集飞行场景中远近目标的图像形状和灰度特征，提供给后续图像运算和处理单元，进行目标检测和提取；

所述图像匹配处理单元，对视觉传感器采集到的图像灰度和形状信息进行滤波、变换和提取，检测出图像中景物的相对位置，并在后续图像序列中对目标进行持续跟踪；

所述环境相对信息处理模块通过双目图像中相同景物的视差，结合图像坐标进行立体解算获取相对距离信息，实时传送到判断和控制单元，驱动无人机动作；

所述载体自身信息处理模块由所述判断信号控制接入控制回路，判断无人机的减速、方向调整。

6.根据权利要求5所述的用于多旋翼无人机的自主导航避障系统，其特征在于，所述视觉传感器单元采用双目视觉处理单元，所述双目视觉处理单元由双目摄像头探测细小且具有纹理的目标，通过双目视差测量相对距离。

7.根据权利要求6所述的用于多旋翼无人机的自主导航避障系统，其特征在于，所述系统还包括毫米波雷达单元，所述毫米波雷达单元用于探测透明、光线差或在无角特征的情况下使用，测量目标相对距离，获得相应的避障信息，和所述视觉传感器单元配合使用。

8.根据权利要求6所述的用于多旋翼无人机的自主导航避障系统，其特征在于，所述无人机采用以视觉为核心的自主导航避障系统，保证巡检飞行过程中的可靠性，避免无人机撞向电力导线。