[发明专利]一种基于激光阵列的多轴无人机避障系统及其避障方法

摘要

本发明适用于航空科学技术领域，提供了基于激光阵列的多轴无人机避障方法与系统；系统包括信息采集、姿态识别、姿态调整、信息处理和避障执行五个模块；方法包括通过激光测距阵列实现对无人机前方立体场景信息采集及无人机的姿态识别、避障系统的姿态调整与信息加工处理，实现有效避障。其主要特征为激光测距阵列包括一个居中的接收头及多个激光发射头，激光发射头装置柱形透镜，发射直线光斑；通过特殊布置激光发射头阵列，使其发出的直线光斑有效重叠在一定水平夹角内的扇形区域，实现对前方扇形区域的扫描，侦测有无障碍物及障碍物的大小和方位，结合无人机当前姿态实现精确报警并重新规划路径，实现三维环境下障碍物的有效侦测与避让。

主权项

一种基于激光阵列的多轴无人机避障系统，其特征在于，所述多轴无人机避障系统包括：信息处理模块、分别与所述信息处理模块相连接的姿态识别模块、姿态调整模块、信息采集模块及避障执行模块；所述信息采集模块，用于采用激光测距阵列进行多轴无人机前进方向上立体场景的信息采集，然后将采集的信息传输至所述信息处理模块；所述姿态识别模块，用于识别多轴无人机的飞行姿态信息，并将识别到的信息传输至所述信息处理模块；所述信息处理模块，用于接收并处理从所述姿态识别模块获取的信息，然后向姿态调整模块发送调整避障系统姿态的指令；还用于接收并处理从信息采集模块获取的信息，向避障执行模块发送避障指令；所述姿态调整模块，用于根据所述信息处理模块发送的姿态调整指令对避障系统进行姿态调整，以使多轴无人机避障系统保持关注其飞行方向正前方的水平方向；所述避障执行模块，用于接收并执行从信息处理模块发出的避障指令；其中，所述信息采集模块包括多个激光发射头和一个接收头，所述接收头置于正中位置；所述多个激光发射头布置成阵列，每个所述激光发射头安装有柱形透镜，可射出直线光斑以关注光路射出方向上一定夹角的扇区；所述多个激光发射头中包括若干水平激光束发射头和若干垂直激光束发射头，其中，水平激光束发射头的数量多于垂直激光束发射头的数量；各个水平激光发射头的柱形透镜整体呈水平布置，所发出的水平激光光束用于关注前方水平面的扇区，且发出的水平激光光束相互之间有重叠，越靠中间越密集；各个垂直激光发射头用于关注正前方水平线上下一定范围内的障碍物，各个垂直激光发射头的柱形透镜整体呈垂直布置。