[发明专利]一种四旋翼无人机安全间距保持系统和方法

权利要求书

1.一种四旋翼无人机安全间距保持系统，其特征在于，包括无人机内部相互连接的飞行控制器(1)、供电模块和驱动模块，以及分别与飞行控制器(1)连接的光流模块(2)、测距模块(3)和视觉模块(4)，所述的光流模块(2)用于检测飞行位置信息，所述的测距模块(3)用于检测飞行高度信息，所述的视觉模块(4)用于图像信息采集，并根据图像信息进行线缆检测，所述的供电模块用于给驱动模块和飞行控制器(1)供电，所述的驱动模块用于接收飞行控制器(1)的信号并控制无人机的动作。

2.根据权利要求1所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统，其特征在于，该系统还包括与飞行控制器(1)连接的声光模块(5)，所述的视觉模块还与SD卡(8)连接，在无人机飞行过程中，当采集到特殊图像时，通过声光模块(5)发出声光报警，并把采集到的图片数据存储到SD卡(8)中。

3.根据权利要求1所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统，其特征在于，所述的光流模块(2)、测距模块(3)和视觉模块(4)分别通过串口或I2C总线与飞行控制器(1)连接。

4.根据权利要求2所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统，其特征在于，所述的视觉模块(4)包括与SD卡连接，用于图像采集的OpenMV4摄像头，以及与飞行控制器(1)连接，用于图像数据处理的STM32F765单片机，所述的光流模块(2)包括与飞行控制器(1)连接的光流传感器，所述的测距模块(3)包括与飞行控制器(1)连接的激光测距传感器，所述的飞行控制器(1)为无人机的主控芯片。

5.根据权利要求4所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统，其特征在于，所述的OpenMV4摄像头斜向下正对线缆。

6.一种用于如权利要求1-5任一项所述的四旋翼无人机安全间距保持系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用光流模块(2)和测距模块(3)分别对四旋翼无人机进行定位采集和高度采集，得到位置和高度信号；

S2：将两路信号经过滤波融合及信号处理后，输入模糊神经网络进行处理；

S3：模糊神经网络输出飞行控制处理命令到飞行控制器(1)；

S4：飞行控制器(1)通过驱动模块调节无人机飞行姿态，控制无人机与线缆之间的距离在最小安全边界线(9)外；

S5：视觉模块(4)根据飞行控制器(1)的指令，进行线缆检测，并将线缆检测数据发送至飞行控制器(1)；

S6：飞行控制器(1)根据线缆检测数据对无人机进行姿态调整。

7.根据权利要求6所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统的控制方法，其特征在于，所述的滤波融合为klaman滤波。

8.根据权利要求6所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统的控制方法，其特征在于，所述的最小安全边界线(9)包括相互连接形成矩形安全边界框的八条横向边界线和四条竖向边界线，所述的八条横向边界线中，四条分别与杆塔(11)上的线缆(10)平行，且相距避障安全距离，另外四条分别与杆塔(11)之间的连杆平行，且相距避障安全距离。

9.根据权利要求8所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统的控制方法，其特征在于，所述的避障安全距离通过电力线路的电压值和无人机的大小共同确定。

10.根据权利要求6所述的一种四旋翼无人机安全间距保持系统的控制方法，其特征在于，所述的姿态调整具体包括以下步骤：

S61：获取图像信息，并将图像沿横向随机框选三个区域；

S62：在每个区域内搜索黑色色块面积最大的点，并获取该点坐标；

S63：利用坐标计算线缆斜率，并获取摄像头相对线缆的倾角大小；

S64：根据倾角大小调整调整无人机姿态，使倾角减小。