[發明專利]基于多信號采集與路徑規劃模型的無人機避障方法和裝置

有效

• 申請號: 202011326513.3
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112416018B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 唐宇;駱少明;郭琪偉;莊鑫財;李嘉豪;楊捷鵬;符伊晴;侯超鈞;莊家俊;苗愛敏;褚璇;黃華盛
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S13/86;G01S13/933
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

1.一種基于多信號采集與路徑規劃模型的無人機避障方法，其特征在于，包括：

S1、利用預設于無人機上的毫米波雷達、激光雷達、雙目視覺攝像頭和超聲波收發器，對第一環境區域進行信號采集處理，以得到初始毫米波雷達信號、初始激光雷達信號、初始圖像信號和初始超聲波信號；

S2、根據所述初始毫米波雷達信號、初始激光雷達信號、初始圖像信號和初始超聲波信號，并依據預設的動態環境實時建模方法，生成初始立體環境模型；

S3、獲取所述無人機的運動參數和體形參數，并將所述運動參數和體形參數輸入預設的基于遺傳算法且對應于所述初始立體環境模型而建立的初始路徑規劃模型中進行處理，從而得到所述初始路徑規劃模型的輸出；其中，所述運動參數至少包括所述無人機的位置參數，所述初始路徑規劃模型的輸出包括不能避障或者能夠避障，并且當所述初始路徑規劃模型的輸出為能夠避障時，所述初始路徑規劃模型的輸出還附有初始避障路徑；

S4、判斷所述初始路徑規劃模型的輸出是否為能夠避障；

S5、若所述初始路徑規劃模型的輸出為能夠避障，則生成避障飛行指令，以要求所述無人機沿所述初始避障路徑進行避障飛行，從而飛過所述第一環境區域；

所述利用預設于無人機上的毫米波雷達、激光雷達、雙目視覺攝像頭和超聲波收發器，對第一環境區域進行信號采集處理，以得到初始毫米波雷達信號、初始激光雷達信號、初始圖像信號和初始超聲波信號的步驟S1，包括：

S101、將所述第一環境區域劃分為第一子區域、第二子區域、第三子區域和第四子區域，并利用預設于無人機上的毫米波雷達、激光雷達、雙目視覺攝像頭和超聲波收發器，分別對所述第一子區域、第二子區域、第三子區域和第四子區域進行信號采集處理，以得到初始毫米波雷達信號、初始激光雷達信號、初始圖像信號和初始超聲波信號；其中，所述第一子區域和第四子區域關于所述無人機的中軸線軸對稱，所述第二子區域和第三子區域關于所述無人機的中軸線軸對稱；所述第一環境區域中任一點的水平位置與所述無人機的機頭的水平位置之間的第一距離，小于所述第一環境區域中該點的水平位置與所述無人機的機尾的水平位置之間的第二距離；

所述判斷所述初始路徑規劃模型的輸出是否為能夠避障的步驟S4之后，包括：

S41、若所述初始路徑規劃模型的輸出為不能避障，則生成無人機懸停且翻轉指令，以要求所述無人機懸停并保持機頭方向不變的情況下翻轉180度；

S42、利用預設于無人機上的毫米波雷達、激光雷達、雙目視覺攝像頭和超聲波收發器，分別對所述第四子區域、第三子區域、第二子區域和第一子區域進行信號采集處理，以得到二次毫米波雷達信號、二次激光雷達信號、二次圖像信號和二次超聲波信號；

S43、根據所述二次毫米波雷達信號、二次激光雷達信號、二次圖像信號和二次超聲波信號，并依據預設的動態環境實時建模方法，生成二次立體環境模型；

S44、將所述無人機的運動參數和體形參數輸入預設的基于遺傳算法且對應于所述二次立體環境模型而建立的二次路徑規劃模型中進行處理，從而得到所述二次路徑規劃模型的輸出；其中，所述運動參數至少包括所述無人機的位置參數，所述二次路徑規劃模型的輸出包括不能避障或者能夠避障，并且當所述二次路徑規劃模型的輸出為能夠避障時，所述二次路徑規劃模型的輸出還附有二次避障路徑；

S45、判斷所述初始路徑規劃模型的輸出是否為能夠避障；

S46、若所述初始路徑規劃模型的輸出為能夠避障，則生成二次避障飛行指令，以要求所述無人機沿所述二次避障路徑進行避障飛行，從而飛過所述第一環境區域。