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一种飞行汽车及其控制方法、计算机可读存储介质与流程

2022-04-02 04:52:47 来源:中国专利 TAG:


1.本发明实施例涉及交通技术领域,尤其涉及一种飞行汽车及其控制方法、计算机可读存储介质。


背景技术:

2.汽车是现代社会的重要交通工具,近年来,随着人口数量和汽车数量的大幅度增多,道路交通越来越拥挤,人们迫切的需要解决这一窘境,为避免城市道路拥堵,飞行汽车产业在全球范围内逐步发展成为潜力巨大的全新市场。
3.飞行汽车具有飞行模式和行驶模式,可以在空中飞行或在陆地上行驶,从而充分利用陆地和空中的空间资源,飞行汽车一旦投入使用,将打破现有的城市交通格局,在缓解交通压力提升城市运行效率的同时改变了人们的出行方式。但是,需要考虑的问题是,现实的交通情况是复杂多变的,且由于飞行汽车的行驶区域不再仅限于平面,而是可以在立体空间中行驶。因此,在自动驾驶领域,需要对行驶路径的设计提出了更高的要求。


技术实现要素:

4.本发明提供一种飞行汽车及其控制方法、计算机可读存储介质,为飞行汽车在立体空间中的行驶提供安全保障。
5.第一方面,本发明实施例提供了一种飞行汽车的控制方法,该控制方法包括:
6.根据第一激光点云数据集和第二激光点云数据集,确定行驶环境的激光点云数据集,所述第一激光点云数据集是远距离探测激光雷达模组在远距离探测的激光点云数据集,所述第二激光点云数据集是近距离探测激光雷达模组在近距离探测的激光点云数据集;
7.根据所述行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略;
8.控制所述飞行汽车按照所述驾驶策略进行驾驶。
9.可选的,所述“根据所述行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略”包括以下内容:
10.根据所述图像信息,选定目标区域;
11.筛选出行驶环境中所述目标区域的激光点云数据集,并根据所述目标区域的激光点云数据集确定所述目标区域内的障碍物信息;
12.根据所述目标区域内的障碍物信息、所述飞行汽车的行驶环境的图像信息和所述离地高度信息,设置驾驶路径。
13.可选的,所述的“设置驾驶路径”包括以下内容:
14.判断所述飞行汽车所在的所述目标区域中是否存在运动障碍物;
15.根据所述目标区域中的所述运动障碍物的运动信息和所述飞行汽车的运动信息,预测所述运动障碍物和所述飞行汽车是否相遇;
16.根据预测结果,对未行驶的所述驾驶路径进行调整。
17.可选的,所述的“对未行驶的所述驾驶路径进行调整”包括以下内容:
18.若所述运动障碍物和所述飞行汽车会发生相遇,基于规避所述运动障碍物的原则,筛选出在同一个所述目标区域中所述飞行汽车避开所述运动障碍物的候选驾驶路径;
19.针对每一条所述候选驾驶路径计算对应的路径成本,将所述路径成本最小的所述候选驾驶路径调整为所述飞行汽车在该目标区域的所述驾驶路径。
20.可选的,所述的“所述飞行汽车按照所述驾驶策略进行驾驶”包括以下内容:
21.下一个所述目标区域的驾驶路径的起点是上一个所述目标区域的驾驶路径的终点;
22.若所述运动障碍物和所述飞行汽车不会发生相遇,筛选出计算当前时刻点剩余的每一个所述目标区域的所有候选驾驶路径;
23.基于所述当前时刻点剩余的每一个所述目标区域的所有候选驾驶路径组成候选总驾驶路径;
24.计算每一个所述候选总驾驶路径的路径成本,选择所述路径成本最小的所述候选总驾驶路径作为所述飞行汽车的所述驾驶策略。
25.第二方面,本发明实施例还提供了一种飞行汽车,包括:
26.控制系统和与所述控制系统连接的传感器组件;
27.所述传感器组件包括至少一个远距离探测激光雷达模组、至少一个近距离探测激光雷达模组、至少一个定高探测激光雷达模组和至少一个图像采集模块;
28.所述远距离探测激光雷达模组的探测距离大于所述近距离探测激光雷达模组的探测距离;所述远距离探测激光雷达模组用于获取第一激光点云数据集,所述近距离探测激光雷达模组用于获取第二激光点云数据集,所述控制系统用于根据所述第一激光点云数据集和所述第二激光点云数据集确定行驶环境的激光点云数据集;
29.所述图像采集模块用于获取行驶环境的图像信息;
30.所述定高探测激光雷达模组用于获取所述飞行汽车的离地高度信息,控制系统用于根据行驶环境的激光点云数据集,行驶环境的的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略,并控制所述飞行汽车按照所述驾驶策略进行驾驶。
31.可选的,所述飞行汽车的本体的顶面和/或底面设置至少一个近距离探测激光雷达模组。
32.可选的,所述的传感器组件还包括位置信息模块,
33.所述位置信息模块用于获取所述飞行汽车的定位信息。
34.可选的,所述远距离探测激光雷达模组、所述近距离探测激光雷达模组和所述定高探测激光雷达模组中的至少一者包括发射组件、接收组件和扫描镜;
35.所述发射组件通过所述扫描镜向目标区域发射激光;
36.所述扫描镜通过旋转,使得所述激光实现一个方向的扫描;
37.所述接收组件通过所述扫描镜接收所述发射组件发射的所述激光经过所述目标区域后反射的回波激光;
38.所述发射组件包括m个激光发生器,所述接收组件包括n个激光接收单元,每个所述激光发生器发射的激光被l个所述激光接收单元所接收,m是大于1的正整数,n是不少于2
的正整数,l是不少于2的正整数且l不大于n。
39.第三方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,包括指令,当所述指令在飞行汽车上运行时,使得所述飞行汽车执行如第一方面所述的任一飞行汽车的控制方法。
40.本发明实施例提供的飞行汽车的控制方法,通过根据在远距离探测的第一激光点云数据集和在近距离探测的第二激光点云数据集,确定行驶环境的激光点云数据集,根据行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略,控制飞行汽车按照驾驶策略进行驾驶,可兼顾不同距离视场、高度等立体空间中的行驶环境,及时发现立体行驶环境中的障碍物,并可精确的识别出障碍物类型,从而设置更好的驾驶策略,控制飞行汽车避开行驶环境中的障碍物,为飞行汽车在立体空间中的行驶提供安全保障。同时还可控制飞行汽车降落至目标降落点,保证飞行汽车安全和精准降落,解决现有飞行汽车在降落过程中可靠性较差的问题,提高飞行汽车的安全性能。
附图说明
41.图1为本发明实施例提供的一种飞行汽车的控制方法的流程示意图;
42.图2为本发明实施例提供的一种目标区域的结构示意图;
43.图3为本发明实施例提供的另一种目标区域的结构示意图;
44.图4为本发明实施例提供的一种飞行汽车的结构示意图;
45.图5为本发明实施例提供的一种传感器组件的结构示意图;
46.图6为本发明实施例提供的一种飞行汽车的侧视结构示意图;
47.图7为本发明实施例提供的一种飞行汽车的俯视结构示意图;
48.图8为本发明实施例提供的另一种飞行汽车的侧视结构示意图;
49.图9为本发明实施例提供的一种激光雷达的局部结构示意图;
50.图10为本发明实施例提供的另一种激光雷达的局部结构示意图。
具体实施方式
51.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
52.图1为本发明实施例提供的一种飞行汽车的控制方法的流程示意图,本实施例可适用于飞行汽车的驾驶情况,该控制方法可以由本发明实施例所提供的飞行汽车的控制系统来执行,控制系统可以由硬件和/或软件的方式来实现,一般可集成于电子设备中,例如飞行汽车中的集成电路中。如图1所示,本发明实施例提供的飞行汽车的控制方法包括:
53.s110、根据第一激光点云数据集和第二激光点云数据集,确定行驶环境的激光点云数据集,所述第一激光点云数据集是远距离探测激光雷达模组在远距离探测的激光点云数据集,所述第二激光点云数据集是近距离探测激光雷达模组在近距离探测的激光点云数据集。
54.其中,第一激光点云数据集和第二激光点云数据集分别由飞行汽车上不同的激光雷达获取。
55.示例性的,飞行汽车上设置有远距离探测激光雷达模组和近距离探测激光雷达模组,远距离探测激光雷达模组的探测距离大于近距离探测激光雷达模组的探测距离,且远距离探测激光雷达模组用于获取第一激光点云数据集,近距离探测激光雷达模组用于获取第二激光点云数据集,飞行汽车的控制系统可标定远距离探测激光雷达模组和近距离探测激光雷达模组在空间上的相对位置,使远距离探测激光雷达模组获取的第一激光点云数据集和近距离探测激光雷达模组获取的第二激光点云数据集在空间上进行融合以获取融合点云数据作为行驶环境的激光点云数据集。
56.s120、根据所述行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略。
57.其中,驾驶策略包括飞行汽车的姿态、离地高度以及轨迹调整等。
58.在本实施例中,可根据标定远距离探测激光雷达模组获取的第一激光点云数据集和近距离探测激光雷达模组获取到第二激光点云数据集确定行驶环境的激光点云数据集,通过对激光点云数据集进行分析,可兼顾远距离视场以及近距离视场的行驶环境,以及时发现飞行航向上的障碍物,并设置飞行汽车的姿态、离地高度以及轨迹调整等驾驶策略以进行避障,提高飞行汽车的安全性能。
59.进一步地,行驶环境的图像信息可由飞行汽车上的图像采集模块获取,示例性的,图像采集模块可设置于飞行汽车的前端和/或两侧,以获取前方或两侧的行驶环境的图像信息,通过对行驶环境的图像信息进行分析,可更加精确的识别出障碍物类型,从而设置更好的驾驶策略,提高飞行汽车的安全性能。
60.需要说明的是,图像采集模块获取的行驶环境的图像信息为二维图像,当飞行汽车上设置多个图像采集模块时,可对每个图像采集模块获取的行驶环境的图像信息进行图像拼接,得到相对广泛的图像信息。
61.可选的,图像采集模块还可位于飞行汽车的底部,以获取地面的图像信息,其中,控制系统可地面的图像信息识别出目标降落点,以获取目标降落点的位置信息,并根据目标降落点的位置信息控制飞行汽车降落至目标降落点,以实现飞行汽车的自动降落,本发明实施例对此不作限定。
62.进一步地,离地高度信息可由飞行汽车上设置的定高探测激光雷达模组获取,其中,定高探测激光雷达模组可对地面进行实时监测,以实时获取飞行汽车的离地高度信息,通过对离地高度信息进行分析,可确认飞行汽车的实时高度,保证飞行汽车安全和精准降落。
63.示例性的,当控制系统接收的模式切换指令指示飞行汽车降落时,控制系统根据行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,感知行驶环境,设置飞行汽车的姿态、离地高度以及轨迹调整等驾驶策略,以控制飞行汽车避开行驶环境中的障碍物,同时控制飞行汽车降落至目标降落点,保证飞行汽车安全和精准降落,解决现有飞行汽车在降落过程中可靠性较差的问题。
64.其中,模式切换指令是指向控制系统发出的触发控制信号,可用于指示飞行汽车执行相应的驾驶动作,例如,起飞、降落等,模式切换指令可由用户输入,以控制飞行汽车按用户需求执行驾驶动作。
65.s130、控制所述飞行汽车按照所述驾驶策略进行驾驶。
66.其中,控制系统在设置驾驶策略之后,可根据驾驶策略生成控制指令,并将控制指令发送至飞行汽车的执行机构,以控制执行机构执行相应的驾驶策略,从而实现飞行汽车按照驾驶策略进行驾驶,提高飞行汽车的安全性能。
67.需要说明的是,飞行汽车的行驶区域不再仅限于平面,而是可以在立体空间中行驶,因此,在本实施例中,根据行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,能够得到立体行驶环境的信息,根据立体行驶环境的信息,设置驾驶策略,从而为飞行汽车在立体空间中的行驶提供安全保障。
68.综上所述,本发明实施例提供的飞行汽车的控制方法,通过根据在远距离探测的第一激光点云数据集和在近距离探测的第二激光点云数据集,确定行驶环境的激光点云数据集,根据行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略,控制飞行汽车按照驾驶策略进行驾驶,可兼顾不同距离视场、高度等立体空间的行驶环境,及时发现立体行驶环境中的障碍物,并可精确的识别出障碍物类型,从而设置更好的驾驶策略,控制飞行汽车避开行驶环境中的障碍物,为飞行汽车在立体空间中的行驶提供安全保障。同时还可控制飞行汽车降落至目标降落点,保证飞行汽车安全和精准降落,解决现有飞行汽车在降落过程中可靠性较差的问题,提高飞行汽车的安全性能。
69.可选的,根据行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略包括:
70.根据图像信息,选定目标区域。
71.筛选出行驶环境中目标区域的激光点云数据集,并根据目标区域的激光点云数据集确定目标区域内的障碍物信息。
72.根据目标区域内的障碍物信息、飞行汽车的行驶环境的图像信息和离地高度信息,设置驾驶路径。
73.其中,目标区域可以由用户设置,也可由控制系统根据飞行汽车所处位置,将对飞行汽车的驾驶产生影响的区域确定为目标区域,可以设置多个目标区域,控制系统根据飞行汽车的驾驶状态选取合适的目标区域。
74.具体的,控制系统根据图像信息,选定目标区域,激光点云数据集中,一部分位于目标区域之内,另一部分位于目标区域之外,控制系统对位于目标区域中的激光点云数据集进行处理,以确定目标区域中的障碍物信息,同时过滤掉位于目标区域之外的激光点云数据集,从而减少了点云数据的处理量,提高了点云数据的处理效率。
75.可选的,将具有三维信息的激光点云数据集与行驶环境的图像信息进行整合,得到立体行驶环境的信息,根据立体行驶环境的信息,得到目标区域(这个目标区域可以是平面区域,也可以是立体区域)。
76.进一步地,控制系统根据目标区域内的障碍物信息、飞行汽车的行驶环境的图像信息和离地高度信息,设置驾驶路径,以控制飞行汽车按照该驾驶路径进行驾驶,从而避开目标区域内的障碍物,提高飞行汽车的安全性能。
77.需要说明的是,目标区域可根据预设规则进行选取,对选取的方法不做具体限定,可以根据实际需要进行选择。例如,可以将道路范围或航道范围确定为目标区域,从而道路范围或航道范围之外的激光点云数据集,即忽略道路范围或航道范围之外不会对飞行汽车的行驶或飞行造成影响的障碍物,只需处理道路范围或航道范围之内的激光点云数据集,
提高计算速度,但不限于此。
78.需要注意的是,飞行汽车的行驶空间是一个立体空间,不一定存在类似于飞机的固定航道,可以自主设定行驶轨道,同时,目标区域可以大可以小,根据飞行汽车的整体驾驶路径而言,可以将行驶空间划分出多个目标区域,本领域技术人员可以根据实际驾驶路径的需要对目标区域的数量以及大小进行设计。
79.同时,在设计中,飞行汽车的行驶空间可以是规划的空间(强制性限定了飞行汽车的行驶空间),这会导致飞行汽车的可选的行驶路径数量较少;但也可以是没有限制的空间,这会使得飞行汽车的可选的行驶路径数量更多。
80.可选的,设置驾驶路径包括:
81.判断飞行汽车所在的目标区域中是否存在运动障碍物。
82.根据目标区域中的运动障碍物的运动信息和飞行汽车的运动信息,预测运动障碍物和飞行汽车是否相遇。
83.根据预测结果,对未行驶的驾驶路径进行调整。
84.具体的,控制系统根据目标区域的激光点云数据集确定目标区域内的障碍物信息,并判断目标区域中是否存在运动障碍物,当目标区域中存在运动障碍物时,控制系统根据目标区域中的运动障碍物的运动信息和飞行汽车的运动信息,预测运动障碍物和飞行汽车是否相遇。
85.其中,运动障碍物的运动信息包括运动障碍物的位置信息,飞行汽车的运动信息包括飞行汽车的定位信息以及姿态信息。
86.示例性的,飞行汽车上设置有位置信息模块,飞行汽车的定位信息可由飞行汽车上的位置信息模块获取。进一步地,飞行汽车上还设置有惯性测量单元,飞行汽车的姿态信息由惯性测量单元获取。
87.可选的,控制系统根据惯性测量单元和定位单元传输来的数据对飞行汽车的姿态位置进行定位,获取飞行汽车的姿态信息和定位信息。同时,控制系统根据目标区域的激光点云数据集确定运动障碍物的位置信息,并根据飞行汽车的姿态信息、定位信息以及速度,对飞行汽车的轨迹进行实时预判,结合运动障碍物的实时位置,预测运动障碍物和飞行汽车是否会相遇,并根据预测结果,对未行驶的驾驶路径进行调整,以使飞行汽车避开运动障碍物。
88.可选的,如果预测结果为运动障碍物和飞行汽车会相遇,则及时调整未行驶的驾驶路径,并重新预测运动障碍物和飞行汽车是否相遇,如果预测结果为运动障碍物和飞行汽车不会相遇,则不需要再继续调整未行驶的驾驶路径,否则继续调整未行驶的驾驶路径,直到预测结果为运动障碍物和飞行汽车不会相遇。
89.可选的,对未行驶的所述驾驶路径进行调整包括:
90.若运动障碍物和飞行汽车会发生相遇,基于规避运动障碍物的原则,筛选出在同一个目标区域中飞行汽车避开运动障碍物的候选驾驶路径。
91.针对每一条候选驾驶路径计算对应的路径成本,将路径成本最小的候选驾驶路径调整为飞行汽车在该目标区域的驾驶路径。
92.示例性的,图2为本发明实施例提供的一种目标区域的结构示意图,如图2所示,以飞行汽车10的当前位置为起始点,在道路范围或航道范围内设置目标区域20。若飞行汽车
10沿当前驾驶路径211会与运动障碍物22发生相遇,控制系统筛选出在同一个目标区域20中飞行汽车10避开运动障碍物的候选驾驶路径212,候选驾驶路径212可以有多条,每条候选驾驶路径212均可使飞行汽车10避开运动障碍物22。
93.进一步地,控制系统针对每一条候选驾驶路径212计算对应的路径成本,其中,路径成本可以包括但不限于路径距离、驾驶时间、拥堵程度、平滑度、舒适度、安全性及其组合。
94.可以理解的是,候选驾驶路径212的长度越短,候选驾驶路径212的成本越低;候选驾驶路径212的驾驶时间越短,候选驾驶路径212的成本越低;候选驾驶路径212的安全性越高,候选驾驶路径212的成本越低,本领域技术人员可根据实际需求对候选驾驶路径的路径成本进行计算。
95.进一步地,控制系统将路径成本最小的候选驾驶路径212调整为飞行汽车在该目标区域的驾驶路径,从而实现飞行汽车沿最佳的驾驶路径进行驾驶,以避开运动障碍物,提高安全性能。
96.可选的,所述飞行汽车按照驾驶策略进行驾驶包括:
97.下一个目标区域的驾驶路径的起点是上一个目标区域的驾驶路径的终点。
98.若运动障碍物和飞行汽车不会发生相遇,筛选出计算当前时刻点剩余的每一个目标区域的所有候选驾驶路径。
99.基于当前时刻点剩余的每一个目标区域的所有候选驾驶路径组成候选总驾驶路径。
100.计算每一个候选总驾驶路径的路径成本,选择路径成本最小的候选总驾驶路径作为飞行汽车的驾驶策略。
101.其中,目标区域可以有多个,例如,图3为本发明实施例提供的另一种目标区域的结构示意图(本实施例的目标区域通过俯视图体现),如图3所示,以飞行汽车10的当前位置为起始点,在道路范围或航道范围内设置多个目标区域20,多个目标区域20由近到远分别为第一目标区域201、第二目标区域202和第三目标区域203。飞行汽车10的驾驶路径依次经过第一目标区域201、第二目标区域202和第三目标区域203,且下一个目标区域20的驾驶路径的起点是上一个目标区域20的驾驶路径的终点,以保证驾驶路径的连续性。
102.进一步地,若运动障碍物和飞行汽车不会发生相遇,控制系统筛选出计算当前时刻点剩余的每一个目标区域20的所有候选驾驶路径,其中,当前时刻点剩余的目标区域20为当前飞行汽车10还未经过的目标区域20,每一个目标区域20中的候选驾驶路径可以有多条,图3中仅以每个目标区域20有3条候选驾驶路径为例。
103.进一步地,控制系统基于当前时刻点剩余的每一个目标区域20的所有候选路径组成候选总驾驶路径31,示例性的,图3中每一个目标区域20的所有候选路径组成3条候选总驾驶路径31,分别为第一候选总驾驶路径311、第二候选总驾驶路径312和第三候选总驾驶路径313,飞行汽车10沿每一条候选总驾驶路径31,均可经过第一目标区域201、第二目标区域202和第三目标区域203到达目的地点。
104.进一步地,控制系统计算每一个候选总驾驶路径31的路径成本,将路径成本最小的候选总驾驶路径31作为飞行汽车10的驾驶策略,从而实现飞行汽车10沿最佳的驾驶路径进行驾驶,提高安全性能。
105.本发明实施例提供的飞行汽车的控制方法,根据障碍物信息设计每一个目标区域最佳的候选驾驶路径,并根据动态的运动障碍物信息对该候选驾驶路径进行调整,最终实现成本最低的驾驶策略。
106.基于同样的发明构思,本发明实施例还提供了一种飞行汽车,图4为本发明实施例提供的一种飞行汽车的结构示意图,图5为本发明实施例提供的一种传感器组件的结构示意图,图6为本发明实施例提供的一种飞行汽车的侧视结构示意图,图7为本发明实施例提供的一种飞行汽车的俯视结构示意图,如图4-7所示,本发明实施例提供的飞行汽车10包括控制系统11和与控制系统11连接的传感器组件12,传感器组件12包括至少一个远距离探测激光雷达模组121、至少一个近距离探测激光雷达模组122、至少一个定高探测激光雷达模组123和至少一个图像采集模块124。远距离探测激光雷达模组121的探测距离大于近距离探测激光雷达模组122的探测距离,远距离探测激光雷达模组121用于获取第一激光点云数据集,近距离探测激光雷达模组122用于获取第二激光点云数据集,控制系统11用于根据第一激光点云数据集和第二激光点云数据集确定行驶环境的激光点云数据集。图像采集模块124用于获取行驶环境的图像信息,定高探测激光雷达模组123用于获取飞行汽车10的离地高度信息,控制系统11用于根据行驶环境的激光点云数据集,行驶环境的的图像信息和离地高度信息进行分析,设置驾驶策略,并控制飞行汽车10按照驾驶策略进行驾驶。
107.其中,如图4-7所示,传感器组件12包括至少一个远距离探测激光雷达模组121和至少一个近距离探测激光雷达模组122,其中,远距离探测激光雷达121用于远距离视场的探测,其探测距离可以为1000m~2000m,水平视场角可达120
°
,远距离探测激光雷达模组121能够有效探测飞行汽车10飞行航向上的其他飞行汽车或无人机等高速入侵的障碍物,便于飞行汽车10及时避让。
108.近距离探测激光雷达模组122用于近距离视场的探测,可选的,近距离探测激光雷达模组122的分辨率大于远距离探测激光雷达模组121的分辨率,能够实现近距离500米范围以内2cm的障碍物探测,如探测500米以内的高压电缆、小型无人机、高空漂浮物等细小障碍物,消除视场盲区,实现补盲检测,提高了探测的精准性和飞行汽车10的安全性。
109.继续参考图6和图7,远距离探测激光雷达模组121安装在飞行汽车10本体的前端,以对飞行汽车10前方的障碍物进行探测,便于飞行汽车10及时避让飞行航向上的障碍物。
110.可选的,如图6所示,近距离探测激光雷达模组122可安装在在飞行汽车10本体的前端,以对飞行汽车10前方的障碍物进行探测,便于飞行汽车10及时避让飞行航向上的障碍物。
111.可选的,如图7所示,近距离探测激光雷达模组122也可以安装在飞行汽车10本体的两侧,示例性的,在飞行汽车10本体的左侧和右侧分别安装一个近距离探测激光雷达模组122,以使近距离探测激光雷达模组122的探测范围覆盖飞行汽车10两侧的盲区。
112.可以理解的是,在其他实施例中,可在飞行汽车10本体的前端及两侧同时设置近距离探测激光雷达模组122,以使近距离探测激光雷达模组122的探测范围更加全面,减少探测盲区,实现对飞行汽车10前方以及其他侧方向入侵的障碍物的探测,提高飞行汽车的安全性能。
113.需要说明的是,在本实施例中,通过设置远距离探测激光雷达模组121的探测距离大于近距离探测激光雷达模组122的探测距离,实现飞行汽车远距离视场的探测以及近距
离视场的补盲探测,其中,远距离探测激光雷达模组121和近距离探测激光雷达模组122的数量和安装位置,以及远距离探测激光雷达模组121和近距离探测激光雷达模组122的具体探测距离和水平视场角均可根据实际需求进行设置,本发明实施例对此不作限定。
114.继续参考图6和图7,远距离探测激光雷达模组121对飞行汽车安全监控区域14进行探测,获取飞行汽车安全监控区域14的第一激光点云数据集;近距离探测激光雷达模组122对补盲区域15进行探测,获取补盲区域15的第二激光点云数据集,控制系统11根据第一激光点云数据集和第二激光点云数据集确定行驶环境的激光点云数据集,通过对激光点云数据集进行分析,可兼顾远距离视场以及近距离视场的行驶环境,以及时发现飞行航向上的障碍物,并设置飞行汽车的姿态、离地高度以及轨迹调整等驾驶策略以进行避障,提高飞行汽车的安全性能。
115.其中,飞行汽车安全监控区域14和补盲区域15的范围可根据实际需求进行设置,通常情况下,飞行汽车安全监控区域14和补盲区域15由远距离探测激光雷达模组121和近距离探测激光雷达模组122的安装位置、探测距离和水平视场角所决定。
116.可选的,飞行汽车安全监控区域14和补盲区域15存在交叠区域,以减少探测盲区。示例性的,远距离探测激光雷达模组121用于探测视场范围内0~2000m的障碍物,近距离探测激光雷达模组122探测视场范围内0~500m的障碍物。
117.继续参考图5和图6,可选的,传感器组件12还包括定高探测激光雷达模组123,定高探测激光雷达模组123可位于飞行汽车10的底部,定高探测激光雷达模组123用于获取飞行汽车10的离地高度信息。
118.示例性的,如图6所示,定高探测激光雷达模组123安装在飞行汽车10本体的底部,以对地面进行测距,获取飞行汽车10的离地高度信息,其中,定高探测激光雷达模组123的测距精度可达到厘米级,探测距离可达150m,用于为飞行汽车10实时提供精准的离地高度信息。在本实施例中,通过在在飞行汽车10本体的底部安装定高探测激光雷达模组123,在飞行汽车10的降落过程中,可获知准确的飞行汽车10距离目标降落点地面的高度,提高降落过程的可靠性。
119.可选的,控制系统11还用于获取飞行汽车10的模式切换指令;当模式切换指令指示飞行汽车10降落时,控制系统11根据行驶环境的激光点云数据集和离地高度信息控制飞行汽车10降落至目标降落点。
120.其中,模式切换指令是指向控制系统11发出的触发控制信号,可用于指示飞行汽车10执行相应的驾驶动作,例如,起飞、降落等,模式切换指令可由用户输入,以控制飞行汽车10按用户需求执行驾驶动作。
121.继续参考图6,可选的,传感器组件12还包括图像采集模块124,图像采集模块124可位于飞行汽车10的前端和/或底部,以获取行驶环境的图像信息。其中,图像采集模块124可采用摄像头,本发明实施例对此不作限定。
122.示例性的,当控制系统11接收的模式切换指令指示飞行汽车降落时,控制系统11根据行驶环境的激光点云数据集、行驶环境的图像信息和离地高度信息进行分析,感知行驶环境,设置飞行汽车10的驾驶策略,以控制飞行汽车10避开行驶环境中的障碍物,同时控制飞行汽车10降落至目标降落点,保证飞行汽车10安全和精准降落,解决现有飞行汽车10在降落过程中可靠性较差的问题。
123.需要说明的是,定高探测激光雷达模组123和图像采集模块124的具体安装位置可根据实际需求进行设置,只要能够获取到离地高度信息以及行驶环境的图像信息即可,本发明实施例对此不作限定。
124.继续参考图4,示例性的,本发明实施例提供的飞行汽车10还包括执行机构13,执行机构13与控制系统11连接,执行机构13用于根据控制系统11发送的控制指令执行相应的驾驶策略。具体的。控制系统11在设置驾驶策略之后,可根据驾驶策略生成控制指令,并将控制指令发送至飞行汽车10的执行机构13,以控制执行机构13执行相应的驾驶策略,从而实现飞行汽车10按照驾驶策略进行驾驶,提高飞行汽车10的安全性能。
125.其中,驾驶策略包括飞行汽车的姿态、离地高度以及轨迹调整等。
126.需要说明的是,执行机构13可借助软件及必需的通用硬件来实现,例如自动驾驶系统或辅助驾驶系统等,也可以通过硬件实现,本发明实施例对此不作限定。可以理解的是,通过执行机构13根据控制系统11发送的控制指令执行相应的驾驶策略,可以实现飞行汽车的实时避障与辅助驾驶。
127.图8为本发明实施例提供的另一种飞行汽车的侧视结构示意图,如图8所示,可选的,飞行汽车10的本体的顶面和/或底面设置至少一个近距离探测激光雷达模组122。
128.其中,通过在飞行汽车10的本体的顶面设置至少一个近距离探测激光雷达模组122,可以避免飞行汽车10发生触顶的意外;通过在飞行汽车10的本体的底面设置至少一个近距离探测激光雷达模组122,可以避免飞行汽车10发生触底的意外,从而全方位的保证飞行汽车10的安全性能。
129.可选的,传感器组件12还包括位置信息模块,位置信息模块用于获取飞行汽车10的定位信息。
130.其中,位置信息模块可安装在飞行汽车10本体上,以获取飞行汽车10的定位信息,其中,位置信息模块可采用gps卫星定位单元,glonass卫星定位单元,galileo卫星定位单元或北斗卫星定位单元等,本领域技术人员可根据实际需求进行设置。
131.可选的,传感器组件12还包括惯性测量单元,惯性测量单元用于获取飞行汽车10的姿态信息。
132.其中,惯性测量单元可安装在飞行汽车10的本体上,以测量飞行汽车10的姿态信息,其中,姿态信息包括姿态角和加速度。
133.需要说明的是,惯性测量单元和位置信息模块的具体安装位置可根据实际需求进行设置,只要能够获取到飞行汽车10的姿态信息和定位信息即可,本发明实施例对此不作限定。
134.在其他实施例中,可根据实际需求对传感器组件12进行设置,例如,传感器组件12还可包括气压计、湿度传感器等,本发明实施例对此不作限定。
135.图9为本发明实施例提供的一种激光雷达的局部结构示意图,图10为本发明实施例提供的另一种激光雷达的局部结构示意图,如图9和图10所示,可选的,远距离探测激光雷达模组121、近距离探测激光雷达模组122和定高探测激光雷达模组123中的至少一者包括发射组件41、接收组件42和扫描镜43,发射组件41通过扫描镜43向目标区域发射激光,扫描镜43通过旋转,使得激光实现一个方向的扫描,接收组件42通过扫描镜43接收发射组件41发射的激光经过目标区域后反射的回波激光,发射组件41包括m个激光发生器411,接收
组件42包括n个激光接收单元421,每个激光发生器411发射的激光被l个激光接收单元421所接收,m是大于1的正整数,n是不少于2的正整数,l是不少于2的正整数且l不大于n。
136.具体的,如图9和图10所示,发射组件41包括至少一个激光发生器411,例如发射组件41集成有多个激光发生器411,用于发射多束激光,激光发生器411的数量可以根据实现需要设定,激光发生器411可以采用光纤激光器、激光二极管(ld)、气体激光器或者固体激光器等,这里不作任何限定。
137.继续参考图9,发射组件41发射的激光经扫描镜43反射至目标区域,其中,通过扫描镜43的转动实现激光对目标区域的扫描。
138.继续参考图10,接收组件42包括至少两个激光接收单元421,用于接收发射组件41发射的激光经过目标区域后反射的回波激光,其中,激光接收单元421的数量可以根据实现需要设定,激光接收单元421可以采用多个阵列排布的雪崩二极管(avalanche photo diode,apd),也可以为单个大面元apd、焦平面阵列探测器、单点设置或阵列设置的硅光电倍增管(multi-pixel photon counter,mppc)探测器或本领域技术人员可知的其他类型的阵列探测器,这里不作任何限定。
139.具体的,发射组件41发射的激光经过目标区域后反射的回波激光经扫描镜43反射至激光接收单元421,激光雷达可以将激光接收单元421接收到的回波激光与发射激光进行比较,作适当处理后,获得障碍物的有关信息,如障碍物距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而实现对障碍物的探测、跟踪和识别。
140.在本实施例中,通过设置每个激光发生器411发射的激光被至少两个激光接收单元421所接收,增大了接收面积,有助于将回波激光完全接收,提高探测精度,同时,一个激光发生器411发射的激光被至少两个激光接收单元421所接收,使得一束激光能够产生至少两个像素点,提高了激光雷达的分辨率。
141.可选的,本发明实施例提供的飞行汽车10还包括告警系统,告警系统与控制系统11连接,告警系统用于显示障碍物信息,其中,障碍物信息可包括障碍物的大小、形状、位置和速度等。
142.具体的,告警系统可设置于驾驶舱内,控制系统11将障碍物的距离信息和位姿信息发送给告警系统,以使告警系统显示障碍物的距离信息和位姿信息,便于驾驶员对障碍物进行避让。
143.可选的,控制系统11通过神经网路学习算法识别障碍物的类型与障碍物的危险程度之后,还可将障碍物的类型与障碍物的危险程度发送至告警系统,告警系统还用于显示障碍物的类型与障碍物的危险程度,以提示驾驶员是否选择避让或者自动避让。
144.可选的,飞行汽车还可包括供电系统和通信单元,供电系统分别与传感器组件12、控制系统11以及通信单元电连接,用于为传感器组件12、控制系统11以及通信单元提供电源。通信单元分别与控制系统11和调度中心连接,用于将控制系统11存储的数据上传至调度中心。
145.基于同样的发明构思,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质包括指令,当指令在飞行汽车上运行时,使得飞行汽车执行本发明实施例所提供的任一飞行汽车的控制方法,从而具有上述任一实施例中的技术方案所具有的技术效果,与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
146.其中,计算机可读存储介质上存储的指令可在飞行汽车的控制系统上运行。
147.通过以上关于实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,本发明提供的飞行汽车的控制方法可借助软件及必需的通用硬件来实现,当然也可以通过硬件实现,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如计算机的软盘、只读存储器(read-only memory,rom)、随机存取存储器(random access memory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是飞行汽车中的计算机,飞行汽车中的中央处理器,物联网服务器,或者其他网络设备等)执行本发明各个实施例所述的飞行汽车的控制方法。
148.注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互组合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
再多了解一些

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