[發(fā)明專利]一種協(xié)同避障方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810294962.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN108549403B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周釗;宋亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京潤(rùn)科通用技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發(fā)明提供了一種協(xié)同避障方法及裝置，該方法包括：檢測(cè)到飛行前進(jìn)方向上存在障礙物，則獲取所述障礙物的位置以及所述障礙物的輪廓，沿著所述障礙物的輪廓均勻分布多個(gè)點(diǎn)源，形成均勻勢(shì)場(chǎng)，構(gòu)造所述均勻勢(shì)場(chǎng)的勢(shì)函數(shù)，使得構(gòu)造的障礙物斥力勢(shì)函數(shù)與障礙物的外表面相符，并根據(jù)所述障礙物的位置以及所述勢(shì)函數(shù)發(fā)出避障控制指令。由于在障礙物外表面上分布的多個(gè)點(diǎn)源產(chǎn)生了與障礙物輪廓相符的斥力勢(shì)場(chǎng)，構(gòu)造出與障礙物輪廓一致的斥力勢(shì)函數(shù)后，根據(jù)與障礙物的距離以及斥力勢(shì)函數(shù)發(fā)出避障控制指令后，可以控制無人機(jī)集群順滑且近距離的避開任意形狀、任意大小的障礙物。本發(fā)明公開的協(xié)同避障方法及裝置提高了協(xié)同避障方法的適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及協(xié)同避障控制領(lǐng)域，尤其涉及一種協(xié)同避障方法及裝置。

背景技術(shù)

無人機(jī)集群在按照預(yù)定軌跡飛行的過程中會(huì)遇到障礙物，在遇到障礙物時(shí)要求無人機(jī)集群能夠避開障礙物。

現(xiàn)有技術(shù)中主要采用幾何向量法，人工勢(shì)場(chǎng)法，模型預(yù)測(cè)法和蟻群算法計(jì)算得到避障控制指令，以控制無人機(jī)集群繞開障礙物。其中，人工勢(shì)場(chǎng)法因其算法簡(jiǎn)單，同時(shí)適用于二維和三維地圖，且容易加入運(yùn)動(dòng)限制條件的優(yōu)勢(shì)，在無人機(jī)蜂群協(xié)同避障領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

采用人工勢(shì)場(chǎng)法控制無人機(jī)集群繞開障礙物的方式是：在障礙物中心分布一個(gè)點(diǎn)源以形成人工勢(shì)場(chǎng)，并構(gòu)造人工勢(shì)場(chǎng)的勢(shì)函數(shù)，然后根據(jù)構(gòu)造好的勢(shì)函數(shù)計(jì)算得到避障控制指令，以使得無人機(jī)集群能夠避開障礙物。

由于人工勢(shì)場(chǎng)法是在障礙物的中心分布一個(gè)點(diǎn)源，形成的勢(shì)場(chǎng)截面是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓形，當(dāng)障礙物不是圓形或者圓柱等回轉(zhuǎn)體時(shí)，也只能按照在障礙物中心分布一個(gè)點(diǎn)源，并按照?qǐng)A形的勢(shì)場(chǎng)截面進(jìn)行避障，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)近距離避開障礙物的效果。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中按照勢(shì)函數(shù)計(jì)算得到避障控制指令，以控制無人機(jī)集群繞開障礙物的方法僅適用于圓形或者圓柱等回轉(zhuǎn)體形的障礙物，而不適用于矩形或者多邊形的障礙物，存在適用性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種協(xié)同避障方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中協(xié)同避障方法存在的適用性差的問題。

本發(fā)明提供一種協(xié)同避障方法，包括：

檢測(cè)飛行前進(jìn)方向上是否存在障礙物；

若檢測(cè)到飛行前進(jìn)方向上存在障礙物，則獲取所述障礙物的位置以及所述障礙物的輪廓；

沿著所述障礙物的輪廓均勻分布多個(gè)點(diǎn)源，形成均勻勢(shì)場(chǎng)；

構(gòu)造所述均勻勢(shì)場(chǎng)的勢(shì)函數(shù)；

根據(jù)所述障礙物的位置以及所述勢(shì)函數(shù)發(fā)出避障控制指令。

優(yōu)選地，所述構(gòu)造勢(shì)函數(shù)包括：

獲取預(yù)先調(diào)整好的勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值；

根據(jù)所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值，構(gòu)造勢(shì)函數(shù)。

優(yōu)選地，所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值的調(diào)整方法包括：

設(shè)置所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值；

按照設(shè)置的所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值，通過仿真模型進(jìn)行避障仿真，得到仿真結(jié)果；

若所述仿真結(jié)果表示避障失敗，則更改設(shè)置的所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值，并返回執(zhí)行按照設(shè)置的勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值，通過仿真模型進(jìn)行避障仿真，得到仿真結(jié)果的步驟；

若所述仿真結(jié)果表示避障成功，則記錄設(shè)置的所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值。

優(yōu)選地，所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)包括障礙物斥力勢(shì)函數(shù)系數(shù)，

所述按照設(shè)置的所述勢(shì)函數(shù)參數(shù)的參數(shù)值，通過仿真模型進(jìn)行避障仿真，得到仿真結(jié)果包括：

按照設(shè)置的所述障礙物斥力勢(shì)函數(shù)系數(shù)的參數(shù)值，構(gòu)造障礙物斥力勢(shì)函數(shù)；