[發(fā)明專利]一種多無人機(jī)協(xié)同序列飛行的自主避障航路規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010749898.8
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111766898A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛漢霖;李澤凡;李萌萌;張杰;李嘉誠;姜勝斌;張晨
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發(fā)明公開了一種多無人機(jī)協(xié)同序列飛行的自主避障航路規(guī)劃方法。本發(fā)明采取自主避障策略，在編輯隊形時，通過計算判斷無人機(jī)的所有位置的連成的飛行軌跡是否有相交或距離過小的情況，如果存在上述情況，則在出現(xiàn)碰撞的無人機(jī)中選取部分自主增加航點，讓部分無人機(jī)升高，通過這樣的分層飛行的方式讓無人機(jī)之間避障，從而保證序列飛行的安全進(jìn)行。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可在序列飛行無人機(jī)之間沒有通訊的情況下進(jìn)行自主避障，并且規(guī)劃算法簡單，可降低航路規(guī)劃的時間和資源消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無人機(jī)航路規(guī)劃方法，尤其涉及一種多無人機(jī)協(xié)同序列飛行的自主避障航路規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

近些年來，隨著節(jié)假日禁止燃放煙花炮竹禁令的頒布以及國家軍事的發(fā)展，無人機(jī)序列飛行已經(jīng)成為智能控制領(lǐng)域的一個研究熱點。在生活上我們會常看到精彩絕倫無人機(jī)序列飛行的表演；在軍事上也會看到用無人機(jī)序列飛行當(dāng)作敵機(jī)飛行或者障礙物去測試其他軍事設(shè)備的性能。無人機(jī)序列飛行主要分為三步，第一步：預(yù)先設(shè)計出多無人機(jī)協(xié)同序列飛行隊形；第二步：將隊形中每架無人機(jī)的位置航點導(dǎo)入到無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)中；第三步：無人機(jī)按照導(dǎo)入的航點完成序列飛行任務(wù)。

在多無人機(jī)協(xié)同序列飛行的過程中避障是一個重要的問題，屬于預(yù)先設(shè)計多無人機(jī)協(xié)同序列飛行隊形這個部分。現(xiàn)有的無人機(jī)避障通常采用的方式有:①依靠無人機(jī)上攜帶的設(shè)備（如紅外、超聲波傳感器）進(jìn)行避障，這種方式在序列飛行的無人機(jī)數(shù)量過多時，將大大提高避障成本。②通過將序列飛行的隊形在Blender動畫軟件預(yù)先進(jìn)行仿真，看它們之間是否會出現(xiàn)碰撞，如果出現(xiàn)碰撞，就修改發(fā)生碰撞航點信息。這樣通過手動修改航點的信息進(jìn)行避障，非常的耗時和瑣碎；并且在換另外一種隊形時，還需要預(yù)先在Blender動畫軟件仿真修改后才能導(dǎo)入無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)中，這樣在實際緊張的飛行任務(wù)中，這種操作很不便捷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多無人機(jī)協(xié)同序列飛行的自主避障航路規(guī)劃方法，可在序列飛行無人機(jī)之間沒有通訊的情況下進(jìn)行自主避障，并且規(guī)劃算法簡單，可降低航路規(guī)劃的時間和資源消耗。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種多無人機(jī)協(xié)同序列飛行的自主避障航路規(guī)劃方法，包括：

S1、獲取各無人機(jī)初始航路的第i航點與第i+1航點的空間連接線段，找出其所述空間連接線段與其它任意無人機(jī)的所述空間連接線段之間的最小距離均大于等于預(yù)設(shè)安全距離的第一無人機(jī)集合；i=1，2，…，M，M為初始航路的航點總數(shù)；

S2、對于第一無人機(jī)集合，在每架無人機(jī)的所述兩個航點之間插入空間位置分別與這兩個航點相同的兩個新航點；對于其它無人機(jī)的第二無人機(jī)集合，在每架無人機(jī)的所述兩個航點之間插入其它空間坐標(biāo)分別與這兩個航點相同但空間高度分別比這兩個航點增加預(yù)設(shè)高度的兩個新航點，所述預(yù)設(shè)高度大于等于預(yù)設(shè)安全距離；

S3、獲取第二無人機(jī)集合中各無人機(jī)兩個新航點的空間連接線段，判斷這些空間連接線段之間是否存在相互之間最小距離小于預(yù)設(shè)安全距離的情形，如是，則找出第二無人機(jī)集合中其所述空間連接線段與第二無人機(jī)集合中其它任意無人機(jī)的所述空間連接線段之間的最小距離均大于等于預(yù)設(shè)安全距離的無人機(jī)，用這些無人機(jī)替換第一無人機(jī)集合中的所有無人機(jī)，并用其它無人機(jī)替換第二無人機(jī)集合中的所有無人機(jī)，然后轉(zhuǎn)至S2；否則，轉(zhuǎn)至S4；

S4、輸出各無人機(jī)新的航路。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下有益效果：

1）本發(fā)明技術(shù)方案中采取了自主避障，在編輯隊形時，通過計算判斷無人機(jī)的所有位置的連成的飛行軌跡是否有相交或距離過小的情況，如果存在上述情況，則在出現(xiàn)碰撞的無人機(jī)中選取部分自主增加航點，讓部分無人機(jī)升高，通過這樣的分層飛行的方式讓無人機(jī)之間避障，從而保證序列飛行的安全進(jìn)行。