一种用于低空航空器的避障装置
技术领域
本实用新型属于自动避障领域，更具体地，涉及一种用于低空航空器的避障装置和方法。
背景技术
伴随着科技的发展，低空航空器(最大上升高度500米)已在交通监视、通讯中继、气候检测和土地规划等多领域，展现出巨大的发展空间。由于低空航空器在执行的任务过程中，时常会遇到各种类型的障碍物，故急需一种避障装置，以保障低空航空器的飞行安全。
低空航空器自主避障功能的实现，建立在障碍物检测的基础之上，为此，需要结合多种传感器，对低空航空器周围环境进行感知。常见的探测环境的部件主要包括视觉传感器、非视觉传感器。常用的视觉传感器包括单目视觉传感器、双目视觉传感器；单目传感器无法获取深度信息，一般无法直接用于户外环境检测；双目传感器虽然可以获取深度信息，但由于摄像头之间的距离限制，对于检测较远距离障碍物有一定的难度。非视觉传感器包括激光、超声波、红外和雷达等传感器；激光传感器只能对一个方向进行检测；超声波传感器中超声波为机械波，有效测量距离较短，应用在航空器上时，容易受到干扰和衰减，使得检测精度较差，测得的有效数据较少，无法实现精确平滑的障碍物检测；红外传感器的测量距离较短，无法安装在航空器上，实现远距离探测。
基于上述分析可见，基于视觉与基于非视觉的单一手段均有缺陷，为此，急需一种具备视觉与非视觉传感器的低空航空器避障装置，同时该装置还应具备体积小、重量轻、可靠性高的特点，此外，在同种条件下，还应选择价格相对低廉、经济性的部件。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种用于低空航空器的避障装置，其目的在于提供一种具备视觉与非视觉传感器，且体积小、重量轻、可靠性高、经济性的低空航空器避障装置。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于低空航空器的避障装置，该装置固定于航空器底部；该装置包括：激光雷达、底座、机壳、摄像部件、处理器面板、核心主板、稳压板、电源、备用电源、存储模块和显示器；
激光雷达固定在底座一端，机壳固定在底座上方；机壳为空心四方体结构，包括前、后、上、下、左、右六个面板，且其内部设置有H型结构的安装框架；
核心主板和稳压板固定在处理器面板上；显示器、摄像部件、处理器面板固定在H型结构安装框架上；备用电源和存储模块一端固定在机壳下面板上，一端固定在H型结构安装框架上；电源固定在机壳上面板上，与稳压板通过导线连接；
所述激光雷达采用单线激光雷达，其激光波长为905nm，测距范围为5-600米；所述摄像部件采用M034WDR；所述底座长为500mm，宽为185mm，高为100mm；所述机壳长为385mm，宽为215mm，高为338mm。
进一步地，上述装置通过螺钉固定于航空器底部；激光雷达通过螺钉固定在底座一端；机壳通过螺钉固定在底座上方；电源通过螺栓固定在上面板上；稳压板和核心主板通过双头六角螺柱固定在处理器面板上。
进一步地，靠近激光雷达一侧上端安装有端盖，用于防止人员划伤。
进一步地，底座长边由两根1515型材500组成，短边由两根1515型材185组成，竖直方向由四根1515型材100组成；各边通过角码相互连接，各边与角码通过T型螺栓和法兰螺母连接。
进一步地，靠近机壳后面板和下面板的1515型材上通过T型螺栓和法兰螺母固定有左右2个开有槽口的1号角铝；靠近机壳左面板和上面板的1515型材上通过T型螺栓和法兰螺母安装有2号角铝。
进一步地，机壳下面板上设置有1号弹簧夹和2号弹簧夹；左面板上设置有风扇和圆形槽口；风扇和右面板上均匀分布的槽口配合，对装置进行散热；后面板开有方形口。
进一步地，存储模块一端置于1号弹簧夹内，一端通过螺钉与左端1号角铝连接；备用电源一端置于2号弹簧夹内，一端通过螺钉与右端1号角铝连接；摄像部件前端穿过机壳左面板上的圆形槽口，后端通过螺钉与2号角铝连接；显示器后端通过螺钉与安装框架连接，前端与机壳后面板的方形口配合。
进一步地，上述机壳还包括四根2号型材；前、后、上、下面板均通过螺栓与2号型材侧面连接，螺栓中的螺母嵌扣在2号型材的凹槽内；左面板和右面板分别通过螺钉与2号型材的两端连接。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本实用新型提供的低空航空器避障装置，对多个功能部件进行了科学、合理布局，能够同时实现避障装置所需的多种功能，且质量轻、体积小、安装简单、操作方便。
(2)本实用新型提供的低空航空器避障装置，可实现独立供电，增强了设备的可靠性；具备防尘、防震、散热功能，增强了设备的安全性；具有显示功能，有利于工作人员与设备之间的交互。
附图说明
图1为本实用新型的用于航空器的自动避障装置整体结构图；
图2为本实用新型的底座结构图；
图3为本实用新型的机壳结构图；
图4为本实用新型的安装框架结构图；
图5为本实用新型的避障装置部件安装结构图；
其中，10为底座，20为机壳，30为安装框架，101为端盖，102为激光雷达，201为前面板，202为后面板，203为上面板，204为下面板，205为左面板，206为右面板，211为方形口，212为1号弹簧夹，213为2号弹簧夹，214为风扇，216为圆形槽口，306为左边1号角铝，307为右边1号角铝，308为2号角铝，401为电源，402为处理器面板，403为稳压板，404为核心主板，405为双头六角螺柱，406为存储模块，407为备用电源，408为摄像部件，409为显示器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本实用新型提供了一种航空器的自动避障装置，该装置通过螺钉固定于航空器底部；该装置包括：激光雷达102、底座10、机壳20、摄像部件408、处理器面板402、核心主板404、稳压板403、电源401、备用电源407、存储模块406和显示器407；机壳20固定在底座10上方，用于保护装置的重要部件，同时起到防尘、散热等作用；如图2所示，底座10为四方体支架结构，激光雷达102通过螺钉固定在底座10一侧，本实用新型实施例中底座10长边由两根1515型材500组成，短边由两根1515型材185组成，竖直方向由四根1515型材100组成；各边通过角码相互连接；各边与角码通过T型螺栓和法兰螺母连接；靠近激光雷达一侧上端安装有端盖101，用于防止人员划伤。激光雷达采用单线激光雷达，其激光波长为905nm，测距范围为5-600米；摄像部件采用M034WDR；底座长为500mm，宽为185mm，高为100mm；机壳长为385mm，宽为215mm，高为338mm。
如图3所示，机壳20为空心四方体结构，包括前面板201、后面板202、上面板203、下面板204、左面板205、右面板206，以及四根2号型材207；前面板201、后面板202、上面板203、下面板204均通过螺栓与2号型材207侧面连接；螺栓中的螺母嵌扣在2号型材207的凹槽内；左面板205和右面板206分别通过螺钉与2号型材207的两端连接；后面板202开有方形口211；下面板204上安装有1号弹簧夹212和2号弹簧夹213；左面板205上安装有风扇214，右面板206均匀开有槽口，风扇和槽口相配合，对装置进行散热；左面板205开有圆形槽口216。
机壳20内部设置有如图4所示的H型结构的安装框架，该安装框架包括四根1515型材349、四根1515型材100、四根1515型材332；各根型材通过角码相互连接；各根型材与角码通过T型螺栓和法兰螺母连接；机壳和安装框架实现对避障装置相关部件的合理布局；涉及到的部件包括24V电源401、处理器面板402、稳压板403、核心主板404、存储模块406、备用电源407、摄像部件408和显示器409；其中，稳压板403用于将电源401的输出电压转换至核心主板404的工作电压；核心主板404实现上述控制器的功能；备用电源407，可实现独立供电，且在一定程度上增强了装置的可靠性；存储模块和显示器，对检测、识别、分类和避障过程中的数据进行存储与显示，有利于工作人员与设备之间的交互。
作为另一个可选的实施例，布局结构如图5所示，靠近后面板202和下面板204一侧的1515型材349上通过T型螺栓和法兰螺母安装有左右2个开有槽口的1号角铝；靠近左面板205和上面板203一侧的1515型材100上通过T型螺栓和法兰螺母安装有2号角铝308；存储模块406一端置于1号弹簧夹212内，一端通过螺钉与左端1号角铝306连接；备用电源407一端置于2号弹簧夹213内，一端通过螺钉与右端1号角铝307连接；电源401通过螺栓与上面板203相连；处理器面板402上安装有稳压板403和核心主板404；稳压板403和核心主板404通过双头六角螺柱与处理器面板402连接；摄像部件408前端穿过左面板205上的圆形槽口216，后端通过螺钉与2号角铝308连接；显示器409后端通过螺钉与安装框架连接，前端与后面板的方形口211配合。
上述装置的应用过程如下：通过螺钉将底座固定在航空器底部；通过导线将电源401与稳压板403相连；将存储装置406、单线雷达407、备用电源408、摄像部件409、显示装置409与核心主板404相连；在飞行器升空前，将相关程序烧录至核心主板404，程序调试期间，可通过显示器409实现交互；在飞行器飞行过程中，利用激光雷达102与摄像部件408感知飞行器前方环境信息，对障碍物进行识别、分类。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
