[發(fā)明專利]基于多信號采集與路徑規(guī)劃模型的無人機避障方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011326513.3
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112416018B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

本申請揭示了一種基于多信號采集與路徑規(guī)劃模型的無人機避障方法、裝置、計算機設備和存儲介質，所述方法包括：對第一環(huán)境區(qū)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；依據(jù)預設的動態(tài)環(huán)境實時建模方法，生成初始立體環(huán)境模型；獲取無人機的運動參數(shù)和體形參數(shù)，并輸入基于遺傳算法且對應于初始立體環(huán)境模型而建立的初始路徑規(guī)劃模型中進行處理，從而得到所述初始路徑規(guī)劃模型的輸出；判斷輸出是否為能夠避障；若為能夠避障，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，飛過所述第一環(huán)境區(qū)域，從而解決了細小物體和突入物的快速診斷和避障難題。

技術領域

本申請涉及到計算機領域，特別是涉及到一種基于多信號采集與路徑規(guī)劃模型的無人機避障方法、裝置、計算機設備和存儲介質。

背景技術

無人機由于其輕巧靈活等特點，已大量應用于各行業(yè)中。在無人機的飛行過程中，若碰到障礙物時，需要進行避障處理。現(xiàn)有的無人機避障方案，是借助單一的信號采集手段，以確定障礙物位置，再進行避障飛行。因此，傳統(tǒng)的無人機避障方案適用范圍窄，在較為復雜的環(huán)境中，例如在復雜農(nóng)業(yè)環(huán)境(例如存在)，難以準確高效地識別出障礙物并進行準確地避障飛行，因此存在較高的無人機安全隱患。

發(fā)明內容

本申請?zhí)岢鲆环N基于多信號采集與路徑規(guī)劃模型的無人機避障方法，包括以下步驟：

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(fā)器，對第一環(huán)境區(qū)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(jù)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(jù)預設的動態(tài)環(huán)境實時建模方法，生成初始立體環(huán)境模型；

S3、獲取所述無人機的運動參數(shù)和體形參數(shù)，并將所述運動參數(shù)和體形參數(shù)輸入預設的基于遺傳算法且對應于所述初始立體環(huán)境模型而建立的初始路徑規(guī)劃模型中進行處理，從而得到所述初始路徑規(guī)劃模型的輸出；其中，所述運動參數(shù)至少包括所述無人機的位置參數(shù)，所述初始路徑規(guī)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(guī)劃模型的輸出為能夠避障時，所述初始路徑規(guī)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(guī)劃模型的輸出是否為能夠避障；

S5、若所述初始路徑規(guī)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(huán)境區(qū)域。

進一步地，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(fā)器，對第一環(huán)境區(qū)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(huán)境區(qū)域劃分為第一子區(qū)域、第二子區(qū)域、第三子區(qū)域和第四子區(qū)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(fā)器，分別對所述第一子區(qū)域、第二子區(qū)域、第三子區(qū)域和第四子區(qū)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(qū)域和第四子區(qū)域關于所述無人機的中軸線軸對稱，所述第二子區(qū)域和第三子區(qū)域關于所述無人機的中軸線軸對稱；所述第一環(huán)境區(qū)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(huán)境區(qū)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(guī)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(guī)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；