本發(fā)明涉及無人機飛行控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無人機飛行控制系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種基于該無人機飛行控制系統(tǒng)的無人機飛行控制方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，農(nóng)林領(lǐng)域的自動化需求也越來越高，我國林業(yè)資源分布非常廣泛，林業(yè)自動化程度的高低，是關(guān)系到國計民生的重大問題。目前，無人機已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)及民用生活的諸多領(lǐng)域，例如可使用無人機進行航拍、測繪及物品傳遞等，隨著各種需求的不斷上升，無人機的技術(shù)質(zhì)量也在逐漸進步，但在無人機的控制模式上，現(xiàn)有的無人機仍為采用人工遠程操控，或利用GPS進行自動導(dǎo)航，無人機不具備對周邊環(huán)境進行識別以進行自動飛行的能力，這就對無人機的應(yīng)用造成了一定的局限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種無人機飛行控制系統(tǒng)，以能夠使無人機識別周邊環(huán)境而進行自動飛行。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種無人機飛行控制系統(tǒng)，其包括：

主控單元，形成對無人機的動力裝置的控制，以控制所述無人機的飛行姿態(tài)；

圖像采集單元，分布在所述無人機的四周，以采集所述無人機四周的圖像信息，并將該圖像信息實時傳送給所述主控單元；

超聲波測距單元，分布于所述無人機的四周，以對所述無人機和四周障礙物之間距離進行檢測，并將檢測的超聲波信號實時發(fā)送給主控單元；

閾值存儲模塊，與所述主控單元相連，所述閾值存儲模塊存儲有距離閾值，所述超聲波測距單元檢測的無人機當前飛行方向的距離值小于所述距離閾值時，所述主控單元控制所述動力裝置，以改變所述無人機的飛行姿態(tài)。

進一步的，于所述主控單元上連接有換向閾值存儲模塊，所述換向閾值存儲模塊內(nèi)存儲有換向距離閾值；所述換向距離閾值大于所述距離閾值。

進一步的，于所述主控單元上連接有圖像處理模塊，所述圖像處理模塊對各所述圖像采集單元采集的實時圖像信息進行處理，而獲取所述無人機的速度信息。

進一步的，于所述無人機的底部設(shè)有與所述主控單元相連的底部超聲波傳感器。

進一步的，所述無人機各側(cè)的所述超聲波測距單元為靠近于所述無人機中部布置的兩個，各側(cè)的所述圖像采集單元為分置在所述超聲波測距單元兩側(cè)的兩個。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明的無人機飛行控制系統(tǒng)，通過圖像采集單元進行攝像，可用于所需信息的采集，通過超聲波測距單元及閾值存儲模塊的設(shè)置，可利用超聲波測距單元檢測的障礙物距離與存儲的距離閾值的比較實現(xiàn)對無人機飛行姿態(tài)的控制，從而可實現(xiàn)無人機對周邊環(huán)境的識別以自動調(diào)整飛行姿態(tài)而進行自動飛行。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種無人機飛行控制方法，該方法包括如下步驟：

距離采集步驟，超聲波測距單元實時檢測無人機四周障礙物的距離，并將檢測的超聲波信號發(fā)送給主控單元；

圖像采集步驟，圖像采集單元采集所述無人機四周的圖像信息，并將該圖像信息實時傳送給所述主控單元；

飛行姿態(tài)控制步驟，所述主控單元對所述無人機飛行方向上的所述超聲波測距單元檢測的距離值與閾值存儲模塊中存儲的距離閾值比對，當所述超聲波測距單元檢測的距離值小于所述距離閾值時，所述主控單元改變所述無人機的飛行方向。

進一步的，在所述飛行姿態(tài)控制步驟中，所述主控單元改變所述無人機的飛行方向之前，形成有飛行方向決策步驟：所述主控單元將其他所述超聲波測距單元檢測的距離值與換向閾值存儲模塊存儲的換向距離閾值比對，以決策所述無人機的飛行方向。

本發(fā)明的無人機飛行控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)對周邊環(huán)境的識別，使無人機自動調(diào)整飛行姿態(tài)而實現(xiàn)自動飛行，可使無人機在無人工操作及GPS導(dǎo)航的情形下，也能夠進行使用，從而可提升無人機的使用性能。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的無人機飛行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的圖像采集單元及超聲波測距單元的布置結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述的圖像采集單元和超聲波測距單元在無人機上的布置示意圖；

附圖標記說明：

1-主控單元，2-圖像采集單元，3-超聲波測距單元，4-閾值存儲模塊，5-換向閾值存儲模塊，6-圖像處理模塊，7-安裝架，8-超聲波傳感器，9-攝像頭，10-無人機。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

本實施例涉及一種無人機飛行控制系統(tǒng)，如圖1中所示，其包括主控單元1，主控單元1形成對無人機的動力裝置的控制，以控制無人機的飛行姿態(tài)，該控制系統(tǒng)還包括分布在無人機的四周，以采集無人機四周的圖像信息，并將采集的圖像信息實時傳送給主控單元1的圖像采集單元2，分布于無人機的四周，以對無人機和四周障礙物之間距離進行檢測，并將檢測的超聲波信號實時發(fā)送給主控單元1的超聲波測距單元3，以及與主控單元1相連的閾值存儲模塊4，在閾值存儲模塊4內(nèi)存儲有距離閾值，且當超聲波測距單元3檢測的無人機當前飛行方向的距離值小于上述的距離閾值時，由主控單元1控制動力裝置，以改變無人機的飛行姿態(tài)。

本實施例中，在主控單元1上也連接有換向閾值存儲模塊5，在換向閾值存儲模塊5內(nèi)存儲有換向距離閾值，且該換向距離閾值大于前述存儲于閾值存儲模塊4內(nèi)的距離閾值。除了換向閾值存儲模塊5，在主控單元1上進一步連接有圖像處理模塊6，通過該圖像處理模塊6可對各圖像采集單元2采集的圖像信息進行處理，以能夠獲取無人機的速度信息。

本實施例中基于如上的整體結(jié)構(gòu)，在具體設(shè)計上主控單元1采用安裝于無人機上的具有數(shù)據(jù)處理能力的可編程控制器便可，無人機的結(jié)構(gòu)以及使無人機飛行并可調(diào)整無人機飛行姿態(tài)的動力裝置均采用現(xiàn)有無人機的相關(guān)結(jié)構(gòu)即可，本方案僅針對無人機控制方面進行闡述。如圖2中所示，本實施例中圖像采集單元2采用攝像頭9，而超聲波測距單元則采用超聲波傳感器8，超聲波傳感器8和攝像頭9固定于安裝架7上，以進行在無人機上的安裝。為獲得更好的圖像采集和測距效果，安裝架7上的超聲波傳感器8及攝像頭9均設(shè)置為兩個，且兩個超聲波傳感器8靠近中間布置，以在安裝于無人機上時位于無人機的中部，而兩個攝像頭9則分別設(shè)置在超聲波傳感器8的兩側(cè)。

固定于安裝架7上的圖像采集單元2和超聲波測距單元3在無人機上的安裝如圖3中所示，四個安裝架7分布于無人機10的四周，安裝完成后的各圖像采集單元2及超聲波測距單元3的中心與無人機10的中心重合，如此可便于根據(jù)無人機10的尺寸對各采集單元或測距單元進行標定。本實施例中除了安裝于無人機10四周的超聲波測距單元3，在無人機10的頂部也安裝有一個超聲波傳感器8，通過該超聲波傳感器8可對無人機10的飛行高度進行測量。

本實施例中無人機10在使用時，對于圖像處理模塊6，其具體將各攝像頭9采集的圖像分別生成灰度圖，并可通過現(xiàn)有的光流法對圖像進行處理，以獲得無人機10和障礙物的相對速度。利用光流法不僅可獲得無人機的運動信息，而且光流中也攜帶了有關(guān)無人機四周環(huán)境的三維結(jié)構(gòu)信息，從而也可為無人機10的飛行提供定位信息。

本實施例中，無人機10在飛行時，無人機10四周的超聲波傳感器8實時檢測四周障礙物的距離，并將檢測的超聲波信號傳送給主控單元1，攝像頭9則采集無人機10四周的圖像信息，且也將圖像信息實時傳送給主控單元1，主控單元1通過對其飛行方向上的超聲波傳感器8所檢測的距離值與閾值存儲模塊4中的距離閾值進行比對，便可在該超聲波傳感器8檢測到的距離值小于所儲存的距離閾值時，由主控單元1控制改變無人機10的飛行方向。

當需要改變無人機10的飛行方向時，主控單元1可根據(jù)其它方向超聲波傳感器8的檢測值而進行飛行方向的決策，具體上主控單元1將其它方向超聲波傳感器8所檢測的障礙物距離值與換向閾值存儲模塊5內(nèi)所存儲的換向距離閾值進行比對，再決定無人機10調(diào)整至哪個方向飛行，如其可選為障礙物最遠的方向進行飛行。

本實施例的無人機飛行控制系統(tǒng)，通過圖像采集單元2進行攝像，可用于所需信息的采集，并可獲得無人機10的速度信息，通過超聲波測距單元3及閾值存儲模塊4的設(shè)置，可利用超聲波測距單元3檢測的障礙物距離與存儲的距離閾值的比較實現(xiàn)對無人機飛行姿態(tài)的控制，從而可實現(xiàn)無人機對周邊環(huán)境的識別以自動調(diào)整飛行姿態(tài)而進行自動飛行。本無人機飛行控制系統(tǒng)可使無人機10在無人工操作及GPS導(dǎo)航的情形下，也能夠進行使用，從而可提升無人機10的使用性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。