[發(fā)明專利]無人機(jī)自動(dòng)避撞系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710430077.6
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107272731B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳金良;李寰宇;楊源
• 申請（專利權(quán)）人: 陳金良;李寰宇;楊源
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.無人機(jī)自動(dòng)避撞系統(tǒng)，其特征在于，包括：

無人機(jī)態(tài)勢感知模塊，用于信號級或像素級的目標(biāo)檢測、跟蹤和識別，以及從信息中抽象出對環(huán)境的整體性認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的認(rèn)知，包括目標(biāo)行為理解、態(tài)勢評估、威脅估計(jì)以及態(tài)勢理解；

無人機(jī)防相撞威脅評估與預(yù)測模塊，用于在無人機(jī)在空域運(yùn)行中，對所探測區(qū)域內(nèi)的靜態(tài)障礙、極端天氣和動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行威脅評估與沖突預(yù)測，使無人機(jī)具備及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)測和評估飛行沖突的能力，確保無人機(jī)能夠準(zhǔn)確及時(shí)的采取規(guī)避機(jī)動(dòng)，防止不安全事故的發(fā)生；

無人機(jī)決策避撞模塊，用在無人機(jī)通過評估預(yù)測得到飛行沖突趨勢后，生成相應(yīng)的行為選擇，并通過飛行軌跡規(guī)劃器及時(shí)規(guī)劃出可飛的最優(yōu)避撞路徑，并輸出規(guī)避決策和機(jī)動(dòng)指令，使飛控系統(tǒng)能夠按照指令操縱飛機(jī)自主飛行；

所述無人機(jī)態(tài)勢感知模塊包括

多源信息融合與處理模塊，由傳感器組進(jìn)行多源信息輸入，然后將輸入的信息融合發(fā)送到態(tài)勢評估模塊；

態(tài)勢評估模塊，用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，通過離線地圖和機(jī)載導(dǎo)航裝置的支持，生成關(guān)聯(lián)態(tài)勢信息，并可用于相撞威脅評估和相撞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測；

所述無人機(jī)防相撞威脅評估與預(yù)測模塊包括

目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)器，用于通過非合作式目標(biāo)軌跡預(yù)測方法對動(dòng)目標(biāo)運(yùn)行軌跡進(jìn)行預(yù)測；

安全威脅預(yù)測模塊，用于通過幾何方法，基于空管數(shù)據(jù)庫中的間隔標(biāo)準(zhǔn)對飛行沖突趨勢進(jìn)行預(yù)測；

所述無人機(jī)決策避撞模塊包括避撞決策模塊、飛行軌跡規(guī)劃器和避撞指令模塊，避撞決策模塊通過避撞規(guī)則庫和解決方法組合選擇器的支持得出避撞決策，并將避撞決策發(fā)送到飛行軌跡規(guī)劃器，飛行軌跡規(guī)劃器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)以及避撞機(jī)動(dòng)庫的支持，進(jìn)行動(dòng)態(tài)飛行航跡的規(guī)劃，涉及避撞規(guī)則、構(gòu)建規(guī)劃空間算法、無人機(jī)運(yùn)動(dòng)模型、代價(jià)函數(shù)和算法求解方面。

2.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自動(dòng)避撞系統(tǒng)，其特征在于，動(dòng)態(tài)飛行航跡的規(guī)劃問題可以看成是一個(gè)求解最優(yōu)問題的過程，尋找一組決策變量在滿足其約束條件下飛目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，用數(shù)學(xué)形式表示如下：

式中：x＝(x₁，x₂，…，x_n)^T∈R是決策變量，J(x)是目標(biāo)函數(shù)，g_i(x)(i＝1，2，…，m)與h_i(x)(i＝1，2，…，l)為約束函數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自動(dòng)避撞系統(tǒng)，其特征在于，無人機(jī)對其周圍飛行態(tài)勢的感知不限于僅對合作目標(biāo)的感知，也包括對非合作目標(biāo)的感知，避免相撞的措施不依賴于避撞目標(biāo)的避撞行為，也不依賴于地面操控人員的避撞操控，而是直接將避撞的飛行路徑規(guī)劃指令輸送給機(jī)載飛行控制模塊。