本發(fā)明涉及無人機(jī)的，特別涉及一種基于毫米波雷達(dá)和雙目視覺的集群無人機(jī)避障方法。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，集群無人機(jī)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、測(cè)繪、電力檢測(cè)和應(yīng)急救援等場(chǎng)景。在這些場(chǎng)景中，集群無人機(jī)需在建筑、電線、山林等復(fù)雜環(huán)境中協(xié)同飛行，為了確保集群無人機(jī)及在復(fù)雜環(huán)境下完成任務(wù)，需要集群無人機(jī)具備自主避障的能力。

2、目前，集群無人機(jī)避障技術(shù)主要有基于傳感器實(shí)現(xiàn)主動(dòng)避障和基于集群內(nèi)通信協(xié)作實(shí)現(xiàn)主動(dòng)避障兩種方式。其中，基于傳感器實(shí)現(xiàn)主動(dòng)避障利用激光雷達(dá)傳感器掃描周圍環(huán)境，生成高精度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以此確定障礙物的位置、距離和形狀等信息，從而根據(jù)這些信息規(guī)劃避障路徑；或者利用攝像傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行視覺識(shí)別，判斷是否存在障礙物并估計(jì)其距離和相位對(duì)峙，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)避障?；诩簝?nèi)通信協(xié)作實(shí)現(xiàn)主動(dòng)避障是在無人機(jī)之間建立通信鏈路，實(shí)時(shí)共享各自的位置、速度和感知到的局部環(huán)境信息，整個(gè)集群根據(jù)這些共享信息協(xié)同調(diào)整飛行路徑，避免相互之間以及與障礙物碰撞。但是激光雷達(dá)傳感器本身價(jià)格昂貴，且易受惡劣天氣影響；攝像傳感器受限于室外環(huán)境光的影響，在能見度較低的環(huán)境條件下無法準(zhǔn)確識(shí)別物體。若只在無人機(jī)設(shè)置單一傳感器，會(huì)降低集群無人機(jī)的魯棒性。而基于集群內(nèi)通信協(xié)作的方式容易受到外界環(huán)境干擾，發(fā)生信息傳輸丟失、錯(cuò)誤或延遲等問題，無法保證無人機(jī)及時(shí)獲取準(zhǔn)確的障礙物信息，影響避障的及時(shí)性和有效性，同時(shí)還需要復(fù)雜的算法處理無人機(jī)之間的信息交互和飛行路徑規(guī)劃，增加集群無人機(jī)的運(yùn)維成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于毫米波雷達(dá)和雙目視覺的集群無人機(jī)避障方法，基于集群內(nèi)其中一個(gè)無人機(jī)飛行中的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和/或雙目視覺圖像，判斷無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物，以此控制無人機(jī)啟動(dòng)避障策略，并將相關(guān)位置信息同步廣播至集群內(nèi)其他無人機(jī)；基于其他無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，控制其他無人機(jī)啟動(dòng)避障策略；還基于無人機(jī)或其他無人機(jī)的避障策略執(zhí)行狀態(tài)，調(diào)整無人機(jī)或其他無人機(jī)的飛行狀態(tài)，采用毫米波雷達(dá)和雙目視覺融合方式進(jìn)行障礙物檢測(cè)，降低傳感器設(shè)置成本，解決使用單一傳感器導(dǎo)致集群魯棒性較差的問題；同時(shí)通過無人機(jī)間共享位置信息的方式，在通信量較小的情況下，實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)所有無人機(jī)的協(xié)同避障，降低集群避障運(yùn)維成本和提高避障及時(shí)性與有效性。

2、本發(fā)明提供基于毫米波雷達(dá)和雙目視覺的集群無人機(jī)避障方法，包括：

3、基于集群內(nèi)其中一個(gè)無人機(jī)飛行中的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和/或雙目視覺圖像，判斷所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物；

4、若所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域存在障礙物，則控制所述無人機(jī)啟動(dòng)避障策略，并將相關(guān)位置信息同步廣播至所述集群內(nèi)其他無人機(jī)；

5、當(dāng)所述其他無人機(jī)接收到所述相關(guān)位置信息時(shí)，基于所述其他無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，控制所述其他無人機(jī)啟動(dòng)避障策略；

6、基于所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)的避障策略執(zhí)行狀態(tài)，調(diào)整所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)的飛行狀態(tài)。

7、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，基于集群內(nèi)其中一個(gè)無人機(jī)飛行中的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和雙目視覺圖像，判斷所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物之前，包括：

8、基于集群內(nèi)其中一個(gè)無人機(jī)的飛行模式，控制所述無人機(jī)是否啟動(dòng)執(zhí)行毫米波雷達(dá)檢測(cè)和雙目視覺檢測(cè)。

9、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述無人機(jī)啟動(dòng)執(zhí)行毫米波雷達(dá)檢測(cè)和雙目視覺檢測(cè)后，包括：

10、基于所述無人機(jī)的實(shí)時(shí)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，調(diào)整所述毫米波雷達(dá)檢測(cè)和所述雙目視覺檢測(cè)的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)。

11、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，基于集群內(nèi)其中一個(gè)無人機(jī)飛行中的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和/或雙目視覺圖像，判斷所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物，包括：

12、對(duì)所述毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第一物體存在信息；

13、基于所述無人機(jī)的外形特征，篩選所述第一物體存在信息，得到所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第一可疑物體信息；

14、對(duì)所述雙目視覺圖像進(jìn)行識(shí)別，確定所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第二物體存在信息；

15、基于所述無人機(jī)的圖像拍攝像差，篩選所述第二物體存在信息，得到所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第二可疑物體信息；

16、基于所述第一可疑物體信息和/或所述第二可疑物體信息，判斷所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物。

17、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第一物體存在信息，包括：

18、對(duì)連續(xù)若干周期生成的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的第一物體存在信息；

19、對(duì)比所有周期對(duì)應(yīng)的第一物體存在信息，識(shí)別所有周期對(duì)應(yīng)的第一物體存在信息內(nèi)的誤檢測(cè)子信息；基于所述誤檢測(cè)子信息，將所有周期對(duì)應(yīng)的第一物體存在信息轉(zhuǎn)換成所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第一物體存在信息；

20、以及，

21、對(duì)所述雙目視覺圖像進(jìn)行識(shí)別，確定所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第二物體存在信息，包括：

22、對(duì)所述雙目視覺圖像進(jìn)行輪廓識(shí)別，得到所述雙目視覺圖像的三維輪廓特征信息；基于所述三維輪廓特征信息，確定所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域的第二物體存在信息。

23、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，基于所述第一可疑物體信息和/或所述第二可疑物體信息，判斷所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物，包括：

24、基于所述無人機(jī)的規(guī)劃飛行路徑，對(duì)所述第一可疑物體信息和/或所述第二可疑物體信息進(jìn)行物體空間位置排查，判斷所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物。

25、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，若所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域存在障礙物，則控制所述無人機(jī)啟動(dòng)避障策略，并將相關(guān)位置信息同步廣播至所述集群內(nèi)其他無人機(jī)，包括：

26、若所述無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域存在障礙物，則基于所述無人機(jī)的毫米波雷達(dá)檢測(cè)狀態(tài)和雙目視覺檢測(cè)狀態(tài)，控制所述無人機(jī)啟動(dòng)避障策略；

27、獲取所述無人機(jī)的第一定位信息和所述障礙物的第二定位信息，對(duì)所述第一定位信息和所述第二定位信息進(jìn)行空間坐標(biāo)系統(tǒng)一后形成相關(guān)位置信息，并將所述相關(guān)位置信息同步廣播至所述集群內(nèi)其他無人機(jī)。

28、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，基于所述無人機(jī)的毫米波雷達(dá)檢測(cè)狀態(tài)和雙目視覺檢測(cè)狀態(tài)，控制所述無人機(jī)啟動(dòng)避障策略，包括：

29、基于所述無人機(jī)的毫米雷達(dá)波檢測(cè)狀態(tài)和雙目視覺檢測(cè)狀態(tài)，確定所述無人機(jī)的雷達(dá)波檢測(cè)與雙目視覺檢測(cè)間的檢測(cè)精度差異；

30、基于所述檢測(cè)精度差異，控制所述無人機(jī)啟動(dòng)毫米波雷達(dá)引導(dǎo)避障策略、以及毫米波雷達(dá)與雙目視覺融合引導(dǎo)避障策略中的任一者。

31、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述其他無人機(jī)接收到所述相關(guān)位置信息時(shí)，基于所述其他無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，控制所述其他無人機(jī)啟動(dòng)避障策略，包括：

32、當(dāng)所述其他無人機(jī)接收到所述相關(guān)位置信息時(shí)，基于所述相關(guān)位置信息與所述其他無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息之間的位置關(guān)系以及所述其他無人機(jī)的飛行動(dòng)態(tài)特征，確定所述其他無人機(jī)在規(guī)劃飛行路徑中啟動(dòng)避障策略的合適位置區(qū)間；

33、當(dāng)所述其他無人機(jī)位于所述合適位置區(qū)間時(shí)，基于所述其他無人機(jī)的毫米波雷達(dá)檢測(cè)狀態(tài)和雙目視覺檢測(cè)狀態(tài)，控制所述其他無人機(jī)啟動(dòng)避障策略。

34、在本技術(shù)公開的一個(gè)實(shí)施例中，基于所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)的避障策略執(zhí)行狀態(tài)，調(diào)整所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)的飛行狀態(tài)，包括：

35、基于所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)的避障策略執(zhí)行進(jìn)度，更新所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和雙目視覺圖像；

36、基于所述更新的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和雙目視覺圖像，判斷所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)是否已經(jīng)飛行跨過障礙物；若是，則控制所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)回歸規(guī)劃飛行路徑；若否，則控制所述無人機(jī)或所述其他無人機(jī)繼續(xù)執(zhí)行避障策略。

37、相比于現(xiàn)有技術(shù)，該基于毫米波雷達(dá)和雙目視覺的集群無人機(jī)避障方法基于集群內(nèi)其中一個(gè)無人機(jī)飛行中的毫米波雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)和/或雙目視覺圖像，判斷無人機(jī)當(dāng)前區(qū)域是否存在障礙物，以此控制無人機(jī)啟動(dòng)避障策略，并將相關(guān)位置信息同步廣播至集群內(nèi)其他無人機(jī)；基于其他無人機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，控制其他無人機(jī)啟動(dòng)避障策略；還基于無人機(jī)或其他無人機(jī)的避障策略執(zhí)行狀態(tài)，調(diào)整無人機(jī)或其他無人機(jī)的飛行狀態(tài)，采用毫米波雷達(dá)和雙目視覺融合方式進(jìn)行障礙物檢測(cè)，降低傳感器設(shè)置成本，解決使用單一傳感器導(dǎo)致集群魯棒性較差的問題；同時(shí)通過無人機(jī)間共享位置信息的方式，在通信量較小的情況下，實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)所有無人機(jī)的協(xié)同避障，降低集群避障運(yùn)維成本和提高避障及時(shí)性與有效性。

38、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

39、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。