CN219799794U - 一种无人机雷达测绘防撞设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机雷达测绘防撞设备，包括无人机、机翼和雷达防撞组件；所述雷达防撞组件安装于无人机机翼下方，雷达防撞组件包括外壳、激光雷达传感器、红外测距模块；在所述无人机本体内部还设有嵌入式控制面板、IC处理器、稳压电源、蓄电池、障碍检测模块和信号补偿模块，所述雷达防撞组件通过外壳固装于无人机本体上，以实现高精度定位和障碍物识别，帮助操作者及时规避障碍物，同时还搭配有测距雷达，以提高障碍物检测精度，并通过计算无人机所处的速度和方向进行智能化操作补偿，减少了损失。

Description

一种无人机雷达测绘防撞设备

技术领域

本实用新型涉及无人机雷达测绘处理技术领域，具体涉及一种无人机雷达测绘防撞设备。

背景技术

目前无人机测绘时一般都是通过搭载高清摄像头进行探测，帮助操作者规避障碍物；由于需测绘项目涉及到山区修路，需涉及到采用无人机协助采集地形图信息，无人机在山区进行作业时因山区地形复杂，同时山区森林茂盛，无人机在空中测绘作业中经常不慎会撞到树梢，甚至撞到山体，导致多次去寻找无人机，花费大量时间寻找无人机，导致山区作业操作难度大，工作效率低的问题。

基于上述的情况，不仅野外测绘地形存在的复杂和不确定性，且无人机在信号屏蔽较强的区域内，无线连接信号弱较难保证稳定，常有操作出现时好时坏情况，为避免无人机与外物发生碰撞，避免损坏乃至损毁，然而通过无人机在工作时搭载上雷达检测技术，以增强无人机防撞及损毁问题，以保证无人机稳定工作，我们提出雷达防撞组件检测障碍物，以加大山区测绘的工作效率。

实用新型内容

针对以上实践工作出现的问题，本实用新型提供了一种无人机雷达测绘防撞设备，以解决由于山区野外测绘时地形的复杂性和不确定性，在无人机上搭载了雷达防撞设备，解决作业时无人机防撞及损毁的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种无人机雷达测绘防撞设备，包括无人机本体、机翼、雷达防撞组件；

所述雷达防撞组件安装于无人机机翼下方，雷达防撞组件包括外壳、激光雷达传感器、红外测距模块；在所述无人机本体内部还设有嵌入式控制面板、IC处理器、稳压电源、蓄电池、障碍检测模块和信号补偿模块，所述雷达防撞组件通过外壳固装于无人机本体上，所述蓄电池可以通过外部电源连接蓄电，所述稳压电源与蓄电池连接，所述激光雷达传感器和红外测距模块将采集的障碍物信号通过障碍检测模块传输至IC处理器中进行控制和指令；所述嵌入式控制面板通过螺栓可拆卸式安装于无人机本体中间底座上，嵌入式控制面板上方通过可拆卸的盖板盖盒。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述障碍检测模块与所述激光雷达传感器内置的测距雷达模块电性连接，激光雷达传感器内置的测距雷达模块和障碍检测模块均通过信号连接线与IC处理器内处理数据相连。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述激光雷达传感器的型号采用LDRS-13 。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述测距雷达模块包括测距雷达、信号收发模块、混频器和放大器，所述测距雷达使用时采用300-800Hz的调制频率。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号收发模块引脚端与发射模块和接收模块电性连接，所述发射模块与测距雷达模块内置的测距雷达电性相连，所述发射模块的发射频率在20.000-22.510GHz,接收模块与测距雷达模块内置测距雷达、混频器和放大器相连。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述放大器为前置放大器。

在以上技术方案的基础上，优选的，信号补偿模块包括加速度传感器、陀螺仪、比较器和红外测距模块，所述红外测距模块设置于雷达防撞组件上；所述加速度传感器、陀螺仪、比较器和红外测距模块均通过IC处理器控制执行指令和数据交换，以红外采集方式进行获取信号数据。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

无人机测绘时通过搭载激光雷达传感器进行激光智能路障检测，以实现高精度定位和障碍物识别，帮助操作者及时规避障碍物，同时还配有测距雷达，以提高障碍物检测精度，通过该方式，使得无人机测绘时能够有精确的进行静态目标及动态目标防撞信息检测，以提高无人机的防撞性能，保证测绘稳定和提高工作效率。

此外，在信号屏蔽较强的区域内，若信号发生中断时，通过红外测距模块辅助测距雷达进行路障检测，并通过计算无人机所处的速度和方向进行智能化操作补偿，令处理程序智能转换飞行指令，以达到信号较弱时提高辅助防撞性能的效果，使无人机在探测到障碍物之后有更多的时间来提前避障，极大的提高了作业效率，减少了损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种无人机雷达测绘防撞设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中雷达防撞组件的流程示意图；

图3为本实用新型实施例中障碍检测模块的示意图；

图4为本实用新型实施例中信号补偿模块的示意图；

图5为本实用新型实施例中电路连接关系图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、无人机本体；2、雷达防撞组件；3-机翼；21、外壳；22、嵌入式控制面板；23、IC处理器；24、稳压电源；25、障碍检测模块；26、信号补偿模块；27、蓄电池；251、激光雷达传感器；252、测距雷达模块；2521、测距雷达；2522、信号收发模块；2523、混频器；2524、放大器；2525、发射模块；2526、接收模块；261、加速度传感器；262、陀螺仪；263、比较器；264、红外测距模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实用新型实施例具体提供了一种无人机雷达测绘防撞设备，请参照图1，包括无人机本体1、雷达防撞组件2和机翼3；

所述雷达防撞组件2安装于无人机机翼3下方，雷达防撞组件2包括外壳21、激光雷达传感器251、红外测距模块264；在无人机内部还设有嵌入式控制面板22、IC处理器23、稳压电源24、障碍检测模块25和信号补偿模块26，所述雷达防撞组件2通过外壳21固装于无人机本体1上，二者间可采用螺栓安装的方式，嵌入式控制面板22通过螺栓安装于无人机本体中间底座上，嵌入式控制面板22上方设有可拆卸的盖板，以对嵌入式控制面板22进行防尘防水保护。

其中，IC处理器23设置于嵌入式控制面板22上，嵌入式控制面板22上还设置有稳压电源24、所述稳压电源24设置于无人机充电接口电压输入端，所述障碍检测模块25和信号补偿模块26与无人机本体1内IC处理器23电性连接，通过IC处理器23控制无人机的飞行路障状况，使得操作者能够通过无人机本体1的无线传输模块远程处理周边路障信息，以提前做好规避准备。

稳压电源24、障碍检测模块25和信号补偿模块26与IC处理器23电性连接，稳压电源24设置于无人机本体1电源连接端，嵌入式控制面板22上的各个电子元器件都由蓄电池27供能，所述激光雷达传感器251内置的测距雷达模块252将检测障碍物获得信号数据通过障碍检测模块25将路障信息传递至IC处理器23内，由IC处理器23做出控制和反馈指令。

具体地，请参照图2和图3，所述障碍检测模块25与激光雷达传感器251内置的测距雷达模块252相连接，激光雷达传感器251内置的测距雷达模块252和障碍检测模块25均通过信号连接端与IC处理器23数据相连。

所述障碍检测模块25与所述激光雷达传感器251内置的测距雷达模块252电性连接，激光雷达传感器251内置的测距雷达模块252和障碍检测模块25均通过信号连接线与IC处理器23内处理数据相连。

激光雷达传感器251的型号为LDRS-13，具有检测精度高、反馈灵敏强的优点。

实施时，测距雷达模块252的响应时间≤125ms，测距精度≤±50m/s，同时有效距离＞30m，通过测距雷达模块252对无人机周边的路障信息进行实时检测，以激光雷达测距技术和声波技术相配合的方式，提高对静态路障和移动路障检测的精确度。

其中，所述测距雷达模块252内设有测距雷达2521、信号收发模块2522、混频器2523和放大器2524。

测距雷达2521使用时采用300-800Hz的调制频率。

信号收发模块2522包括发射模块2525和接收模块2526，所述发射模块2525与测距雷达模块252内置的测距雷达2521电性相连，所述发射模块2525的发射频率在20.000-22.510GHz,接收模块2526与测距雷达模块252内置测距雷达2521、混频器2523和放大器2524相连，放大器2524为前置放大器。

实施时，混频器2523用于对发射信号和接收信号进行混频，并通过放大器2524滤除干扰信号，并降低静电危害以及提高远距离检测灵敏度。

通过采用上述的技术方案，所述测距雷达2521输出一路由发射模块2525发射出去，一路通过混频器2523混频处理后，由放大器2524放大处理后，在接收模块2526内得到想要的障碍目标距离和方向信息，并由IC处理器23接收这一数据后，与激光雷达传感器251中获得的路障检测信息进行同步保存，并将上述采集信息统一发送至操作者接收端进行防撞提示。

实施例2：

在信号屏蔽较强的区域内测绘时，为了提高路障检测精度以及辅助操作者操纵无人机，请参照图4，信号补偿模块26包括加速度传感器261、陀螺仪262、比较器263和红外测距模块264，所述红外测距模块264设置4个，均设置于四个雷达防撞组件2上；加速度传感器261、陀螺仪262、比较器263和红外测距模块264均通过IC处理器23控制执行指令和数据交换，以红外采集方式进行获取信号数据操作补偿，以提高防撞性能。

采用上述的技术方案，通过加速度传感器261和陀螺仪262在无人机本体1飞行时实时检测所处飞行状态下的飞行速度，通过红外测距模块264辅助障碍检测模块25检测与外部路障的距离，将获取数据反馈至IC处理器23内；所述IC处理器23做出相应的指令和控制。

当无人机本体1上的无线信号中断后，若检测飞行方向存在障碍物，保持方向继续飞行即将发生碰撞，此时，由IC处理器23结合接收到的数据，并由比较器263进行计算，即计算与路障的距离S与断联时的速度V及飞行时间t间的关系，得到无人机本体1断联后碰撞障碍物的时间t，令IC处理器23将碰撞方向和预碰撞时间数据传输至无人机本体1内部的控制模块内，使得控制模块能够自动做出操作补偿，即在预碰撞时间t内完成飞行方向的更改或停止移动飞行，改为最终保持原地飞行，以辅助操作的方式，从而在信号断联时，提高防撞性能。

进一步地，请参照图5，内部电路连接关系图：电源信号输入端链接电容器C1，发光二极管LED1与电阻器R1连接，电阻器R1用于保护发光二极管LED1正常工作，信号收发模块2522，电容器C2与信号收发模块2522并联，电阻器R2用于保护信号收发模块2522，信号收发模块2522内采用发射模块2525与接收模块2526进行信号传输采集，变阻器R6用于调控电路中电压频率，发射模块2525发射出一定频率的信号，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，发射模块2525反射回来信号被接收模块2526接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯LED1会亮起；信号收发模块2522都是采用三角测距的原理，发射模块2525按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出物体距离D；

电路中设有IC处理器；IC处理器采用LM393型号，电阻器R3用于保护IC处理器，防止电路中产生瞬时电压时，即瞬间电压过大而对IC处理器起到保护作用；电阻器R4与IC处理器的一引脚端电性连接，发光二极管LED2与电阻器R5电性连接，电阻器R5用于保护发光二极管LED2，整体电路构成闭合回路，信号收发模块2522结合控制电路正常工作。

本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机雷达测绘防撞设备，包括无人机本体（1）、机翼（3）、雷达防撞组件（2）；其特征在于：所述雷达防撞组件（2）安装于无人机机翼（3）下方，雷达防撞组件（2）包括外壳（21）、激光雷达传感器（251）、红外测距模块（264）；在所述无人机本体（1）内部还设有嵌入式控制面板（22）、IC处理器（23）、稳压电源（24）、蓄电池（27）、障碍检测模块（25）和信号补偿模块（26），所述雷达防撞组件（2）通过外壳（21）固装于无人机本体（1）上，所述蓄电池（27）可以通过外部电源连接蓄电，所述稳压电源（24）与蓄电池（27）连接，所述激光雷达传感器（251）和红外测距模块（264）将采集的障碍物信号通过障碍检测模块（25）传输至IC处理器（23）中进行控制和指令；所述嵌入式控制面板（22）通过螺栓可拆卸式安装于无人机本体（1）中间底座上，嵌入式控制面板（22）上方通过可拆卸的盖板盖盒。

2.根据权利要求1所述的一种无人机雷达测绘防撞设备,其特征在于，所述障碍检测模块（25）与所述激光雷达传感器（251）内置的测距雷达模块（252）电性连接，激光雷达传感器（251）内置的测距雷达模块（252）和障碍检测模块（25）均通过信号连接线与IC处理器（23）内处理数据相连。

3.根据权利要求1所述的一种无人机雷达测绘防撞设备,其特征在于，所述激光雷达传感器（251）的型号采用LDRS-13 。

4.根据权利要求2所述的一种无人机雷达测绘防撞设备, 其特征在于，所述测距雷达模块（252）包括测距雷达（2521）、信号收发模块（2522）、混频器（2523）和放大器（2524），所述测距雷达（2521）使用时采用300-800Hz的调制频率。

5.根据权利要求4所述的一种无人机雷达测绘防撞设备，其特征在于，所述信号收发模块（2522）中设置的发射模块（2525）和接收模块（2526）电性连接，所述发射模块（2525）与测距雷达模块（252）内置的测距雷达（2521）电性相连，所述发射模块（2525）的发射频率在20.000-22.510GHz,接收模块（2526）与测距雷达模块（252）内置测距雷达（2521）、混频器（2523）和放大器（2524）相连。

6.根据权利要求4所述的一种无人机雷达测绘防撞设备，其特征在于，所述放大器（2524）为前置放大器。

7.根据权利要求1所述的一种无人机雷达测绘防撞设备，其特征在于，信号补偿模块（26）包括加速度传感器（261）、陀螺仪（262）、比较器（263）和红外测距模块（264），所述红外测距模块（264）设置于雷达防撞组件（2）上；所述加速度传感器（261）、陀螺仪（262）、比较器（263）和红外测距模块（264）均通过IC处理器（23）控制执行指令和数据交换，以红外采集方式进行获取信号数据。