此避障预警系统是基于毫米波雷达和二自由度对准装置的硬件基础。它的对准控制算法以无人飞行器的实时姿态、速度信息为输入,以装置的2个自由度机构的控制量为输出,将置于装置末端的毫米波雷达始终朝向期望方向,解决了雷达探测方向的对准问题。这个系统规定了4种应对策略,制定了以雷达探测数据为基础的相应触发条件,适应了无人机不同的飞行状态。这个系统能有效检测飞行方向的障碍物,能作出有效的预警及避障措施,是一种有效的无人飞行器避障问题解决方案。
避障系统框架虚线框体表示内建于飞控中的主要软件组成部分,实线框体表示安装于机体上与飞控存在数据交互的硬件部分。按功能亦可区分为观测部分和决策部分。观测部分中,对准装置与探测装置配合工作,由对准装置根据相应控制算法的指令,控制探测装置朝向飞行速度矢量在水平面投影的方向,而探测装置负责其探测范围内与障碍物的相对距离,从而实现对飞行路径前方障碍物的观测。决策部分主要为一套设定的预警避障控制方案,通过实时根据观测到的障碍物距离,进行报警和干预原飞行动作实现。
实时性和精确性:毫米波雷达和二自由度对准装置的结合使得系统能够实时、准确地探测到飞行路径前方的障碍物,从而提高了无人机的飞行安全性。
适应性:系统规定了四种应对策略,并制定了以雷达探测数据为基础的相应触发条件,适应了无人机不同的飞行状态。这种灵活性使得系统能够在各种复杂环境中有效工作。
完整性:系统框架包括内建于飞控中的主要软件组成部分和安装于机体上与飞控存在数据交互的硬件部分。这种设计使得系统在功能上更加完整,能够更好地满足无人机的避障需求。
创新性:这个设计采用了一种新颖的方法来解决无人机避障问题,即通过毫米波雷达和二自由度对准装置的结合,实现了对飞行路径前方障碍物的实时、精确观测,并根据观测结果做出相应的避障决策。这种方法在无人机避障技术领域具有很高的创新性。
工业物联网与网络化控制教育部重点实验室依托 “工业物联网协同创新中心”、“国家工业物联网国际科技合作示范基地”、“智能仪器仪表网络化技术国家地方联合工程实验室”,获得首批重庆市高校创新团队称号和“重庆市杰出青年群体”重点实验室。现有科研人员64人,其中90%的研究人员具有博士学位,拥有国家级人才4名、省部级人才19名。近5年,实验室共承担各类科研项目100余项,获得各类省部级奖励18项,其中:国家技术发明二等奖1项、省部级一等奖7项、二等奖10项。重庆市科技进步奖一等奖2项、重庆市自然科学一等奖1项、中国自动化学会科技进步奖1项、中国仪器仪表学会科学技术进步奖1项、中国产学研合作创新成果奖1项、川渝产学研创新成果奖一等奖1项。承担40余项国家科技重大专项、国家863计划等国家级/省部级项目,牵头制定传感网测试国际标准和物联网网络层标准技术报告,牵头制定国际国家标准49项(牵头制定国际3项,国家标准10项)。发明专利授权250项(PCT专利12项、美国专利授权4项),发表高水平论文404篇。
评价单位:“科创中国”工业物联网科技服务团 (重庆邮电大学)
评价时间:2023-10-30
综合评价
首先,该成果展现出较高的创新水平。基于智能无人飞行器避障解决方案在实现信息共享与贯通、优化生产规划和资源配置以及提高生产效率和质量等方面,采用了毫米波雷达和二自由度对准装置。这种创新性的技术方案为智能制造领域带来了革命性的变革,具有明显的优势和竞争力。
实时性和精确性:毫米波雷达和二自由度对准装置的结合使得系统能够实时、准确地探测到飞行路径前方的障碍物,从而提高了无人机的飞行安全性。
适应性:系统规定了四种应对策略,并制定了以雷达探测数据为基础的相应触发条件,适应了无人机不同的飞行状态。这种灵活性使得系统能够在各种复杂环境中有效工作。
完整性:系统框架包括内建于飞控中的主要软件组成部分和安装于机体上与飞控存在数据交互的硬件部分。这种设计使得系统在功能上更加完整,能够更好地满足无人机的避障需求。
然而,也存在一些可能需要进一步考虑和改进的地方:
成本:毫米波雷达和二自由度对准装置可能会增加无人机的制造成本。对于大规模生产和商业化应用来说,如何在保证性能的同时控制成本是一个需要考虑的问题。
复杂性:系统的设计和实现相对复杂,需要精确的控制和调试。这可能会增加系统的维护难度和成本。
总体来说,这是一个非常有前景的设计,具有很高的实用价值和商业潜力。如果能够进一步优化和改进,将有望在无人机避障技术领域取得重要突破。
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