飞行器及飞行器避障方法
【专利摘要】本发明公开了一种飞行器，所述飞行器包括机身，搭载在机身下的云台，设置在云台上的障碍物检测模块，设置在机身内的获取模块、选择模块和控制模块，其中：所述障碍物检测模块，用于检测飞行器的预设范围内是否有障碍物；所述获取模块，用于当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取所述飞行器的运行状态；所述选择模块，用于根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略；所述控制模块，用于根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。本发明还公开了一种飞行器避障方法。采用本发明，可灵活的对飞行器进行控制，避开障碍物，避免飞行器受损。
【专利说明】
飞行器及飞行器避障方法
技术领域
[0001]本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种飞行器及飞行器避障方法。
【背景技术】
[0002]目前，飞行器广泛应用于民用、商用及军事领域，该飞行器如四轴飞行器、多旋翼飞行器、无人机飞行器、航模等。在民用领域，越来越多的极限运动爱好者使用飞行器进行摄录，在商用领域，除搭载摄像设备对各项体育赛事进行跟踪航拍以外，并已进入物流行业，可以将货物送往人力配送较难、较慢的偏远地区，因此，飞行器有着广泛的应用范围及广阔的市场前景。飞行器的飞行模式一般包括手动模式和自动模式。在现有技术中，飞行器在飞行过程中，飞行器无法自动避障，容易撞到障碍物，导致飞行器受损，如:在手动模式下，人为控制控制遥控器，对飞行器进行完全控制，人可以主动的观察飞行器周围的环境，防止飞行器撞到障碍物上，但是当飞行器离视野较远、飞行环境复杂、操作失误、新手进行操作等一些因素，飞行器也会撞到障碍物上，导致飞行器受损，严重的导致坠机;在自动模式下，飞行器完全自动飞行，飞行器只会按着预定的航线飞行，如果飞行器遇到障碍物时，并不会绕开，飞行器撞到障碍物的几率就更大。
[0003]上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种飞行器及飞行器避障方法，旨在解决现有技术中，飞行器在运行时，无法自动避障，导致飞行器撞到障碍物，造成飞行器受损的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种飞行器，所述飞行器包括:机身，搭载在机身下的云台，设置在云台上的障碍物检测模块，设置在机身内的获取模块、选择模块和控制模块，其中:
[0006]所述障碍物检测模块，用于检测飞行器的预设范围内是否有障碍物；
[0007]所述获取模块，用于当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取所述飞行器的运行状态；
[0008]所述选择模块，用于根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略；
[0009]所述控制模块，用于根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0010]优选地，所述选择模块还用于:
[0011]当所述飞行器的运行状态为悬停状态时，从预设的避障策略列表中选择被动避障策略；
[0012]当所述飞行器的运行状态为飞行状态时，从预设的避障策略列表中选择主动避障策略。
[0013]优选地，所述控制模块包括:
[0014]第一判断单元，用于在所述避障策略为被动避障策略时，判断所述飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个；
[0015]确定单元，用于在飞行器的预设范围内的障碍物只有一个时，根据所述障碍物的飞行方向确定所述飞行器的第一飞行方向，所述第一飞行方向与所述障碍物的飞行方向成一第一预设角度；
[0016]第一控制单元，用于控制所述飞行器按照所述第一飞行方向飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0017]优选地，所述控制模块还包括:
[0018]第一计算单元，用于在飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，以所述飞行器为圆心，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度；
[0019]选择单元，用于从相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度；
[0020]第二判断单元，用于判断所述选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度；
[0021]第二控制单元，用于在选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从所述最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，以使飞行器避开障碍物;及用于在选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，以使飞行器避开障碍物。
[0022]优选地，所述控制模块包括:
[0023]第二计算单元，用于在所述避障策略为主动避障策略时，根据飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，计算得到飞行器的目标飞行速度；
[0024]第三控制单元，用于控制所述飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行；
[0025]检测单元，用于检测以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物；
[0026]所述第三控制单元，还用于在以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制所述飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0027]此外，为实现上述目的，本发明还提供一种飞行器避障方法，应用于上述的飞行器，所述方法包括:
[0028]检测飞行器的预设范围内是否有障碍物；
[0029]当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取所述飞行器的运行状态；
[0030]根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略；
[0031 ]根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0032]优选地，根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略的步骤包括:
[0033]当所述飞行器的运行状态为悬停状态时，从预设的避障策略列表中选择被动避障策略；
[0034]当所述飞行器的运行状态为飞行状态时，从预设的避障策略列表中选择主动避障策略。
[0035]优选地，所述根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤包括:
[0036]当所述避障策略为被动避障策略时，判断所述飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个；
[0037]当飞行器的预设范围内的障碍物只有一个时，根据所述障碍物的飞行方向确定所述飞行器的第一飞行方向，所述第一飞行方向与所述障碍物的飞行方向成一第一预设角度；
[0038]控制所述飞行器按照所述第一飞行方向飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0039]优选地，所述根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤还包括:
[0040]当飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，以所述飞行器为圆心，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度；
[0041]从相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度；
[0042]判断所述选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度；
[0043]当选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从所述最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，以使飞行器避开障碍物；
[0044]当选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，以使飞行器避开障碍物。
[0045]优选地，根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤包括:
[0046]当所述避障策略为主动避障策略时，根据飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，计算得到飞行器的目标飞行速度；
[0047]控制所述飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行；
[0048]检测以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物；
[0049]当以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物，则控制所述飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0050]本发明的飞行器及飞行器避障方法，该飞行器包括机身，搭载在机身下的云台，设置在云台上的障碍物检测模块，设置在机身内的获取模块、选择模块和控制模块，其中:所述障碍物检测模块，用于检测飞行器的预设范围内是否有障碍物;所述获取模块，用于当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取所述飞行器的运行状态;所述选择模块，用于根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略;所述控制模块，用于根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物；可及时检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，在该飞行器的预设范围内有障碍物时，根据飞行器的飞行状态选择避障策略，并根据选择的避障策略控制飞行器飞行，可灵活的对飞行器进行控制，避开障碍物，避免飞行器受损。
【附图说明】
[0051 ]图1为本发明飞行器的一实施例的结构示意图；
[0052]图2为本发明飞行器中的控制模块的一实施例的结构示意图；
[0053]图3为本发明飞行器中的控制模块的另一实施例的结构示意图；
[0054]图4为本发明中障碍物分布示意图；
[0055]图5为本发明飞行器中的控制模块的又一实施例的结构示意图；
[0056]图6为本发明飞行器避障方法的一实施例的流程示意图；
[0057]图7为本发明飞行器避障方法中的根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第一实施例的流程示意图；
[0058]图8为本发明飞行器避障方法中的根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第二实施例的流程示意图；
[0059]图9为本发明飞行器避障方法中的根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第三实施例的流程示意图。
[0060]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0061]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0062]参照图1，图1为本发明飞行器的一实施例的结构示意图，该飞行器包括:机身，搭载在机身下的云台，设置在云台上的障碍物检测模块10，设置在机身内的获取模块20、选择模块30和控制模块40，其中:
[0063]该障碍物检测模块10，用于检测飞行器的预设范围内是否有障碍物；
[0064]该获取模块20，用于当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取该飞行器的运行状态；
[0065]该选择模块30，用于根据该飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略；
[0066]该控制模块40，用于根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0067]该飞行器可以是四轴飞行器、多旋翼飞行器、无人机飞行器、航模等。
[0068]该障碍物检测模块10固定在云台上，该障碍物检测模块10保持水平状态，不管飞行器当前是水平飞行还是以一倾角飞行，该障碍物检测模块10都可以检测到以该飞行器为圆心，周围处于水平面的障碍物。
[0069]该障碍物检测模块10包括测距传感器和马达，该测距传感器固定在马达上，随着马达旋转而旋转，具体的，该测距传感器随着马达旋转在水平方向旋转，以测量飞行器的预设范围内是否有障碍物。该马达每秒钟可旋转预设圈数，旋转角度的精度为I。可选的，该测距传感器的量程为15米。该测距传感器可以为超声波测距传感器、红外测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器等。
[0070]该预设范围可根据需要设置，可选的，该预设范围为以飞行器为圆心，以第一预设距离为半径的水平范围，该第一预设距离可根据需要设置，在一实施例中，该第一预设距离为8米。
[0071]该障碍物检测模块10检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，具体的，该障碍物检测模块10检测飞行器的预设范围内是否连续预设个数的单位角度对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于预设安全距离，若该飞行器的预设范围内连续预设个数的单位角度对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于预设安全距离，则确定该飞行器的预设范围内有障碍物。该单位角度为I，该预设个数可根据需要设置，如，在一实施例中，该预设个数为3，该预设安全距离为8米，则该障碍物检测模块10检测该飞行器的预设范围内是否连续3个I对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于8米，如果该飞行器的预设范围内连续3个I对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于8米，则确定该飞行器的预设范围内有障碍物。
[0072]该获取模块20获取飞行器的运行状态，该运行状态包括:悬停状态、飞行状态。其中，该飞行器的飞行模式可以为自动模式或手动模式。
[0073]预先设置避障策略列表，在该避障策略列表中，通常的，不同运行状态对应不同的避障策略。该避障策略包括主动避障策略和被动避障策略。
[0074]该选择模块30根据飞行器的运行状态，从该避障策略列表中选择对应的避障策略。可选的，该选择模块30还用于:当该飞行器的运行状态为悬停状态时，从预设的避障策略列表中选择被动避障策略；当该飞行器的运行状态为飞行状态时，从预设的避障策略列表中选择主动避障策略。
[0075]该控制模块40根据选择的避障策略控制飞行器飞行，具体的，修改该飞行器的飞行参数，如，修改该飞行器的飞行方向、飞行速度或飞行高度等，以使飞行器避开障碍物。
[0076]采用上述实施例，通过检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取该飞行器的运行状态;并根据该飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略;再根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物;可及时检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，在该飞行器的预设范围内有障碍物时，根据飞行器的飞行状态选择避障策略，并根据选择的避障策略控制飞行器飞行，可灵活的对飞行器进行控制，避开障碍物，避免飞行器受损。
[0077]进一步的，如图2所示，该控制模块40包括:
[0078]第一判断单元41，用于在该避障策略为被动避障策略时，判断该飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个；
[0079]确定单元42，用于在飞行器的预设范围内的障碍物只有一个时，根据该障碍物的飞行方向确定该飞行器的第一飞行方向，该第一飞行方向与该障碍物的飞行方向成一第一预设角度；
[0080]第一控制单元43，用于控制该飞行器按照该第一飞行方向飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0081 ]该第一判断单元41在该避障策略为被动避障策略时，判断该飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个;具体的，该第一判断单元41接收障碍物检测模块10检测到的该飞行器在预设范围内的障碍物数据，并根据接收的障碍物数据确定障碍物是否只有一个，该障碍物数据包括障碍物距离、障碍物角度和障碍物数量，其中，障碍物角度可根据障碍物检测模块1中的马达的当前旋转位置确定。
[0082]该第一预设角度可根据需要设置，如在一实施例中，该第一预设角度为90或-90度。
[0083]该确定单元42根据该障碍物的飞行方向确定该飞行器的第一飞行方向，该第一飞行方向与该障碍物的飞行方向不同，该第一飞行方向与该障碍物的飞行方向成一第一预设角度，如在一实施例中，该障碍物在飞行器的正后方，朝着飞行器飞行，则该飞行器的第一飞行方向与该障碍物的飞行方向成90或-90，即该飞行器沿水平方向向左偏90或沿水平方向向右偏90飞行。
[0084]该第一控制单元43控制该飞行器按照该第一飞行方向飞行，具体的，可控制该飞行器按照该第一飞行方向飞行预设时长或第二预设距离，可选的，控制该飞行器按照该第一飞行方向以默认的飞行速度飞行。该预设时长和第二预设距离可根据需要设置，如在一实施例中，该预设时长为2秒钟，该第二预设距离为20米。
[0085]进一步的，如图3所示，该控制模块40还包括:
[0086]第一计算单元44，用于在飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，以该飞行器为圆心，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度；
[0087]选择单元45，用于从相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度；
[0088]第二判断单元46，用于判断该选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度；
[0089]第二控制单元47，用于在选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从该最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，以使飞行器避开障碍物;及用于在选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，以使飞行器避开障碍物。
[0090]该第一计算单元44在该飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度，具体的，以飞行器为圆心，分别计算相邻两个障碍物之间的角度，如图4所示，在一实施例中，障碍物共有5个，分别为Z1、Z2、Z3、Z4和Z5，飞行器所在位置为O点，该第一计算单元44依次计算Zl与Z2之间的角度、Z2与Z3之间的角度、Z3与Z4之间的角度、Z4与Z5之间的角度、Z5与Zl之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度分别为01、(12、€[3、€[4、€[5。
[0091]该选择单元45从第一计算单元44计算出的相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度，如第一计算单元44计算出的角度有(11、€[2、€[3、€[4、€[5，其中，α4最大，则该选择单元45选择出的最大角度为α4。
[0092]该预设的最小安全角度αΟ可根据需要预先设置，该最小安全角度为飞行器能顺利通过的最小角度。
[0093]该第二判断单元46判断选择单元45选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度，如果选择单元45选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度，则说明飞行器可从该选择的最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞出去，如果选择单元45选择出的最大角度小于预设的最小安全角度，则说明飞行器不能从该选择的最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞出去，即该飞行器飞在水平方向上飞向任何角度都无法绕开障碍物。如，该第二判断单元46判断该选择单元45选择出的最大角度α4是否大于或等于预设的最小安全角度αΟ。
[0094]该第二控制单元47在选择单元45选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从该最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，如选择单元45选择出的最大角度α4大于或等于预设的最小安全角度αΟ，该最大角度α4对应的相邻两个障碍物为Ζ4和Ζ5，则控制该飞行器从该障碍物Ζ4和Ζ5之间飞过，以使飞行器避开障碍物。即在选择单元45选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，该第二控制单元47控制该飞行器从水平方向飞出障碍物的包围。
[0095]该第二控制单元47在选择单元45选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，即在选择单元45选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，说明飞行器在水平方向向任何角度飞都无法避开障碍物，因此，飞行器放弃水平突破，转而进行垂直突破，即第二控制单元47控制飞行器向上或向下飞行预设高度，可选的，可控制飞行器以默认的飞行速度向上或向下飞行预设高度，如，当飞行器处于室外时，可控制飞行器向上飞行预设高度；当飞行器处于室内时，可控制飞行器向下飞行预设高度。
[0096]进一步的，如图5所示，该控制模块40包括:
[0097]第二计算单元48，用于在该避障策略为主动避障策略时，根据飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，计算得到飞行器的目标飞行速度；
[0098]第三控制单元49，用于控制该飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行；
[0099]检测单元50，用于检测以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物；
[0100]该第三控制单元49，还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制该飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0101]该预设的减速值可根据需要预先设置。
[0102]该第二计算单元48在该该避障策略为主动避障策略时，即该飞行器的运行状态为飞行状态时，获取飞行器的当前飞行速度，并根据该飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，得到飞行器的目标飞行速度，该目标飞行速度通过以下公式计算得到，V = Vl-VO,其中，V表示飞行器的目标飞行速度，Vl表示飞行器的当前飞行速度，VO表示预设的减速值。
[0103]该第三控制单元49控制飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行，即当飞行器的预设范围内有障碍物，且飞行器当前处于飞行状态时，先对该飞行器进行减速。
[0104]该检测单元50在第三控制单元49控制飞行器减速的同时，检测以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物，该第二预设角度和安全半径可根据需要设置，如该第二预设角度为90或-90，该安全半径为8米；则该检测单元50检测以该飞行器为圆心，以飞行器当前飞行方向成90或-90且在安全半径为8米内的区域是否有障碍物。
[0105]该第三控制单元49还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制该飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。如在一实施例中，该检测单元50检测到与该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成90或-90且在安全半径为8米内内的区域没有障碍物，则控制控制器沿水平方向向左偏90或沿水平方向向有偏90飞行，此时飞行器在做减速运动，速度尚未减到O，加上90°或-90°的水平方向的运动，飞行器实际运动方向是两个分运动的矢量合运动。在该飞行器避开障碍物后，该第三控制单元49控制飞行器返回到原来的航线上飞行。
[0106]可选的，该检测单元50还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域有障碍物时，检测以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第三预设角度至第四预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物，该第三预设角度的绝对值大于或等于第二预设角度的绝对值，该第四预设角度的绝对值大于第三预设角度的绝对值;如在一实施例中，该第二预设角度为90°，该第三预设角度为90°，该第四预设角度为180° ;在另一实施例中，该第二预设角度为-90°，该第三预设角度为-90°，该第四预设角度为-180°。
[0107]可选的，该第三控制单元49还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第三预设角度至第四预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制飞行器向与当前飞行方向成第五预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。该第五预设角度在该第三预设角度至第四预设角度之间。如该第三预设角度为90°，该第四预设角度为180°，则该第五预设角度可以为120°。
[0108]可选的，该第三控制单元49还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域有障碍物时，或在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第三预设角度至第四预设角度且在安全半径内的区域有障碍物时，控制飞行器悬停，并发出报警信息。该报警信息为声音信息或光信息，如通过喇叭发出报警信息或通过飞行器上的LED闪烁发出报警信息。
[0109]参照图6，图6为本发明飞行器避障方法的一实施例的流程示意图，该方法应用于上述任一实施例的飞行器上，该方法包括:
[0110]S10、检测飞行器的预设范围内是否有障碍物。
[0111]该飞行器包括:机身，搭载在机身下的云台，设置在云台上的障碍物检测模块，设置在机身内的获取模块、选择模块和控制模块。
[0112]该飞行器可以是四轴飞行器、多旋翼飞行器、无人机飞行器、航模等。
[0113]该障碍物检测模块固定在云台上，该障碍物检测模块保持水平状态，不管飞行器当前是水平飞行还是以一倾角飞行，该障碍物检测模块都可以检测到以该飞行器为圆心，周围处于水平面的障碍物。
[0114]该障碍物检测模块包括测距传感器和马达，该测距传感器固定在马达上，随着马达旋转而旋转，具体的，该测距传感器随着马达旋转在水平方向旋转，以测量飞行器的预设范围内是否有障碍物。该马达每秒钟可旋转预设圈数，旋转角度的精度为I。可选的，该测距传感器的量程为15米。该测距传感器可以为超声波测距传感器、红外测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器等。
[0115]该预设范围可根据需要设置，可选的，该预设范围为以飞行器为圆心，以第一预设距离为半径的水平范围，该第一预设距离可根据需要设置，在一实施例中，该第一预设距离为8米。
[0116]在该步骤中，该障碍物检测模块检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，具体的，该障碍物检测模块检测飞行器的预设范围内是否连续预设个数的单位角度对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于预设安全距离，若该飞行器的预设范围内连续预设个数的单位角度对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于预设安全距离，则确定该飞行器的预设范围内有障碍物。该单位角度为I，该预设个数可根据需要设置，如，在一实施例中，该预设个数为3，该预设安全距离为8米，则该障碍物检测模块检测该飞行器的预设范围内是否连续3个I对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于8米，如果该飞行器的预设范围内连续3个I对应的区域有障碍物且障碍物与飞行器的距离小于或等于8米，则确定该飞行器的预设范围内有障碍物。
[0117]S20、当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取该飞行器的运行状态。
[0118]在该步骤中，该获取模块获取飞行器的运行状态，该运行状态包括:悬停状态、飞行状态。其中，该飞行器的飞行模式可以为自动模式或手动模式。
[0119]S30、根据该飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略。
[0120]预先设置避障策略列表，在该避障策略列表中，通常的，不同运行状态对应不同的避障策略。该避障策略包括主动避障策略和被动避障策略。
[0121]在该步骤中，该选择模块根据飞行器的运行状态，从该避障策略列表中选择对应的避障策略。可选的，根据该飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略的步骤包括:当该飞行器的运行状态为悬停状态时，从预设的避障策略列表中选择被动避障策略；当该飞行器的运行状态为飞行状态时，从预设的避障策略列表中选择主动避障策略。
[0122]S40、根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0123]在该步骤中，该控制模块根据选择的避障策略控制飞行器飞行，具体的，修改该飞行器的飞行参数，如，修改该飞行器的飞行方向、飞行速度或飞行高度等，以使飞行器避开障碍物。
[0124]采用上述实施例，通过检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取该飞行器的运行状态;并根据该飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略;再根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物;可及时检测飞行器的预设范围内是否有障碍物，在该飞行器的预设范围内有障碍物时，根据飞行器的飞行状态选择避障策略，并根据选择的避障策略控制飞行器飞行，可灵活的对飞行器进行控制，避开障碍物，避免飞行器受损。
[0125]参照图7，图7为本发明飞行器避障方法中的根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第一实施例的流程示意图，详述如下:
[0126]S41、当该避障策略为被动避障策略时，判断该飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个。
[0127]在该步骤中，该控制模块中的第一判断单元在该避障策略为被动避障策略时，判断该飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个;具体的，该第一判断单元接收障碍物检测模块检测到的该飞行器在预设范围内的障碍物数据，并根据接收的障碍物数据确定障碍物是否只有一个，该障碍物数据包括障碍物距离、障碍物角度和障碍物数量，其中，障碍物角度可根据障碍物检测模块中的马达的当前旋转位置确定。
[0128]该第一预设角度可根据需要设置，如在一实施例中，该第一预设角度为90或-90度。
[0129]S42、当飞行器的预设范围内的障碍物只有一个时，根据该障碍物的飞行方向确定该飞行器的第一飞行方向，该第一飞行方向与该障碍物的飞行方向成一第一预设角度。
[0130]在该步骤中，该控制模块中的确定单元根据该障碍物的飞行方向确定该飞行器的第一飞行方向，该第一飞行方向与该障碍物的飞行方向不同，该第一飞行方向与该障碍物的飞行方向成一第一预设角度，如在一实施例中，该障碍物在飞行器的正后方，朝着飞行器飞行，则该飞行器的第一飞行方向与该障碍物的飞行方向成90或-90，即该飞行器沿水平方向向左偏90或沿水平方向向右偏90飞行。
[0131]S43、控制该飞行器按照该第一飞行方向飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0132]在该步骤中，该控制模块中的第一控制单元控制该飞行器按照该第一飞行方向飞行，具体的，可控制该飞行器按照该第一飞行方向飞行预设时长或第二预设距离，可选的，控制该飞行器按照该第一飞行方向以默认的飞行速度飞行。该预设时长和第二预设距离可根据需要设置，如在一实施例中，该预设时长为2秒钟，该第二预设距离为20米。
[0133]参照图8，图8为本发明飞行器避障方法中的根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第二实施例的流程示意图。
[0134]基于上述根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第一实施例，根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤还包括:
[0135]S44、当飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，以该飞行器为圆心，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度。
[0136]在该步骤中，该控制模块中的第一计算单元在该飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度，具体的，以飞行器为圆心，分别计算相邻两个障碍物之间的角度，如图4所示，在一实施例中，障碍物共有5个，分别为Z1、Z2、Z3、Z4和Z5，飞行器所在位置为O点，该第一计算单元依次计算Zl与Z2之间的角度、Z2与Z3之间的角度、Z3与Z4之间的角度、Z4与Z5之间的角度、Z5与Zl之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度分别为<11、(12、(13、(14、(15。
[0137]S45、从相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度。
[0138]在该步骤中，该控制模块中的选择单元从第一计算单元计算出的相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度，如第一计算单元计算出的角度有α1、α2、α3、α4、α5，其中，α4最大，则该选择单元选择出的最大角度为α4。
[0139]S46、判断该选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度。
[0140]该预设的最小安全角度αΟ可根据需要预先设置，该最小安全角度为飞行器能顺利通过的最小角度。
[0141]在该步骤中，该控制模块中的第二判断单元判断选择单元选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度，如果选择单元选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度，则说明飞行器可从该选择的最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞出去，如果选择单元选择出的最大角度小于预设的最小安全角度，则说明飞行器不能从该选择的最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞出去，即该飞行器飞在水平方向上飞向任何角度都无法绕开障碍物。如，该第二判断单元判断该选择单元选择出的最大角度α4是否大于或等于预设的最小安全角度αΟ。
[0142]S47、当选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从该最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，以使飞行器避开障碍物。
[0143]在该步骤中，该控制模块中的第二控制单元在选择单元选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从该最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，如选择单元选择出的最大角度α4大于或等于预设的最小安全角度αΟ，该最大角度α4对应的相邻两个障碍物为Ζ4和Ζ5，则控制该飞行器从该障碍物Ζ4和Ζ5之间飞过，以使飞行器避开障碍物。即在选择单元选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，该第二控制单元控制该飞行器从水平方向飞出障碍物的包围。
[0144]S48、当选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，以使飞行器避开障碍物。
[0145]在该步骤中，该控制模块中的第二控制单元在选择单元选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，即在选择单元选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，说明飞行器在水平方向向任何角度飞都无法避开障碍物，因此，飞行器放弃水平突破，转而进行垂直突破，即第二控制单元控制飞行器向上或向下飞行预设高度，可选的，可控制飞行器以默认的飞行速度向上或向下飞行预设高度，如，当飞行器处于室外时，可控制飞行器向上飞行预设高度；当飞行器处于室内时，可控制飞行器向下飞行预设高度。
[0146]参照图9，图9为本发明飞行器避障方法中的根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的第三实施例的流程示意图，详述如下:
[0147]S49、当该避障策略为主动避障策略时，根据飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，计算得到飞行器的目标飞行速度。
[0148]该预设的减速值可根据需要预先设置。
[0149]在该步骤中，该控制模块中的第二计算单元在该该避障策略为主动避障策略时，即该飞行器的运行状态为飞行状态时，获取飞行器的当前飞行速度，并根据该飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，得到飞行器的目标飞行速度，该目标飞行速度通过以下公式计算得到，V = Vl-VO,其中，V表示飞行器的目标飞行速度，Vl表示飞行器的当前飞行速度，VO表示预设的减速值。
[0150]S50、控制该飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行。
[0151]在该步骤中，该控制模块中的第三控制单元控制飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行，即当飞行器的预设范围内有障碍物，且飞行器当前处于飞行状态时，先对该飞行器进行减速。
[0152]S51、检测以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物。
[0153]在该步骤中，该控制模块中的检测单元在第三控制单元控制飞行器减速的同时，检测以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物，该第二预设角度和安全半径可根据需要设置，如该第二预设角度为90或-90
°，该安全半径为8米;则该检测单元检测以该飞行器为圆心，以飞行器当前飞行方向成90或-90且在安全半径为8米内的区域是否有障碍物。
[0154]S52、当以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物，则控制该飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。
[0155]在该步骤中，该控制模块中的第三控制单元还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制该飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。如在一实施例中，该检测单元检测到与该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成90或-90且在安全半径为8米内内的区域没有障碍物，则控制控制器沿水平方向向左偏90或沿水平方向向有偏90飞行，此时飞行器在做减速运动，速度尚未减到O，加上90°或-90°的水平方向的运动，飞行器实际运动方向是两个分运动的矢量合运动。在该飞行器避开障碍物后，该第三控制单元控制飞行器返回到原来的航线上飞行。
[0156]可选的，该检测单元还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域有障碍物时，检测以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第三预设角度至第四预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物，该第三预设角度的绝对值大于或等于第二预设角度的绝对值，该第四预设角度的绝对值大于第三预设角度的绝对值;如在一实施例中，该第二预设角度为90°，该第三预设角度为90°，该第四预设角度为180° ;在另一实施例中，该第二预设角度为-90°，该第三预设角度为-90°，该第四预设角度为-180°。
[0157]可选的，该第三控制单元还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第三预设角度至第四预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制飞行器向与当前飞行方向成第五预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。该第五预设角度在该第三预设角度至第四预设角度之间。如该第三预设角度为90°，该第四预设角度为180°，则该第五预设角度可以为120°。
[0158]可选的，该第三控制单元还用于在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域有障碍物时，或在以该飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第三预设角度至第四预设角度且在安全半径内的区域有障碍物时，控制飞行器悬停，并发出报警信息。该报警信息为声音信息或光信息，如通过喇叭发出报警信息或通过飞行器上的LED闪烁发出报警信息。
[0159]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括机身，搭载在机身下的云台，设置在云台上的障碍物检测模块，设置在机身内的获取模块、选择模块和控制模块，其中: 所述障碍物检测模块，用于检测飞行器的预设范围内是否有障碍物； 所述获取模块，用于当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取所述飞行器的运行状态；所述选择模块，用于根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略； 所述控制模块，用于根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述选择模块还用于: 当所述飞行器的运行状态为悬停状态时，从预设的避障策略列表中选择被动避障策略； 当所述飞行器的运行状态为飞行状态时，从预设的避障策略列表中选择主动避障策略。3.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于，所述控制模块包括: 第一判断单元，用于在所述避障策略为被动避障策略时，判断所述飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个； 确定单元，用于在飞行器的预设范围内的障碍物只有一个时，根据所述障碍物的飞行方向确定所述飞行器的第一飞行方向，所述第一飞行方向与所述障碍物的飞行方向成一第一预设角度； 第一控制单元，用于控制所述飞行器按照所述第一飞行方向飞行，以使飞行器避开障碍物。4.如权利要求3所述的飞行器，其特征在于，所述控制模块还包括: 第一计算单元，用于在飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，以所述飞行器为圆心，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度； 选择单元，用于从相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度； 第二判断单元，用于判断所述选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度； 第二控制单元，用于在选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从所述最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，以使飞行器避开障碍物;及用于在选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，以使飞行器避开障碍物。5.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于，所述控制模块包括: 第二计算单元，用于在所述避障策略为主动避障策略时，根据飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，计算得到飞行器的目标飞行速度； 第三控制单元，用于控制所述飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行； 检测单元，用于检测以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物； 所述第三控制单元，还用于在以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物时，控制所述飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。6.—种飞行器避障方法，应用于上述权利要求1-5任一项所述的飞行器，其特征在于，所述方法包括: 检测飞行器的预设范围内是否有障碍物； 当飞行器的预设范围内有障碍物时，获取所述飞行器的运行状态； 根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略； 根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物。7.如权利要求6所述的飞行器避障方法，其特征在于，根据所述飞行器的运行状态从预设的避障策略列表中选择对应的避障策略的步骤包括: 当所述飞行器的运行状态为悬停状态时，从预设的避障策略列表中选择被动避障策略； 当所述飞行器的运行状态为飞行状态时，从预设的避障策略列表中选择主动避障策略。8.如权利要求7所述的飞行器避障方法，其特征在于，所述根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤包括: 当所述避障策略为被动避障策略时，判断所述飞行器的预设范围内的障碍物是否只有一个； 当飞行器的预设范围内的障碍物只有一个时，根据所述障碍物的飞行方向确定所述飞行器的第一飞行方向，所述第一飞行方向与所述障碍物的飞行方向成一第一预设角度； 控制所述飞行器按照所述第一飞行方向飞行，以使飞行器避开障碍物。9.如权利要求8所述的飞行器避障方法，其特征在于，所述根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤还包括: 当飞行器的预设范围内的障碍物有多个时，以所述飞行器为圆心，依次计算相邻两个障碍物之间的角度，得到相邻两个障碍物之间的角度； 从相邻两个障碍物之间的角度中选择出最大角度； 判断所述选择出的最大角度是否大于或等于预设的最小安全角度； 当选择出的最大角度大于或等于预设的最小安全角度时，控制飞行器从所述最大角度对应的相邻两个障碍物之间飞过，以使飞行器避开障碍物； 当选择出的最大角度小于预设的最小安全角度时，控制飞行器向上或向下飞行预设高度，以使飞行器避开障碍物。10.如权利要求7所述的飞行器避障方法，其特征在于，根据选择的避障策略控制飞行器飞行，以使飞行器避开障碍物的步骤包括: 当所述避障策略为主动避障策略时，根据飞行器的当前飞行速度和预设的减速值，计算得到飞行器的目标飞行速度； 控制所述飞行器在当前飞行方向按照目标飞行速度飞行； 检测以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域是否有障碍物； 当以所述飞行器为圆心，与飞行器当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域没有障碍物，则控制所述飞行器向与当前飞行方向成第二预设角度且在安全半径内的区域飞行，以使飞行器避开障碍物。
【文档编号】G05D1/10GK105912018SQ201610270721
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】张显志
【申请人】深圳电航空技术有限公司, 深圳一电航空技术有限公司