[發明專利]無人機路徑避障調整的方法、計算機裝置和可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202110668117.7
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113282105A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 張翠萍;南靜
• 申請（專利權）人: 北京北航天宇長鷹無人機科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京高文律師事務所 11359
• 代理人: 曹玲柱;王冬

1.一種無人機路徑避障調整的方法，其特征在于，包括：

步驟A，確定無人機的當前位置P_t和下一航點φ_d在無障礙物情況下的原始流速u：

其中，V為無人機的飛行速度，(x，y，z)為當前位置P_t的位置坐標，(x_d，y_d，z_d)為下一航點φ_d的位置坐標，

步驟B，計算無人機當前位置P_t和下一航點φ_d之間的總擾動矩陣：

其中，K為當前位置P_t和下一航點φ_d之間障礙物的總數，ω_k和M_k分別為第k個障礙物的權重系數和擾動矩陣；

步驟C，利用所述總擾動矩陣M對所述原始流速u進行調整，得到擾動場流速

步驟D，利用所述擾動場流速，確定下一路徑點P_t+1：

其中，ΔT為預先設定的計算步長。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，所述ω_k和M_k通過以下公式計算獲得：

其中，算符表示求積；

為排斥矩陣；為切向矩陣；

Γ_k和Γ_i分別為第k個和第i個障礙物的障礙物方程；

I為吸引矩陣，為三階單位矩陣；

n_k為第k個障礙物的單位法向量，

ρ_k為第k個障礙物的排斥反應系數；

σ_k為第k個障礙物的切向反應系數；

t_k為第k個障礙物的垂直切向量。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述障礙物方程統一采用以下凸面體方程，表達式為：

其中，P₀＝(x₀,y₀,z₀)表示障礙物中心，a,b,c和p,q,r均為大于零的常數，由障礙物的覆蓋范圍與形狀決定。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述障礙物方程中：

障礙物為圓球，則p＝1,q＝1,r＝1且a＝b＝c；或

障礙物為圓柱，則p＝1,q＝1,r1且a＝b；或

障礙物為圓錐，則p＝1,q＝1,0＜r＜1且a＝b；或

障礙物為長方體，則p＞1,q＞1,r＞1；或

障礙物為圓臺，則p＝1,q＝1,r＞1且a＝b＝R₁+(R₂-R₁)(z-z₀)/c，其中，R₁,R₂分別為圓臺的下底面與上底面半徑。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包括：

提取事先設定的第k個障礙物的排斥反應系數ρ_k，ρ_k為正整數；

提取事先設定的第k個障礙物的切向反應系數σ_k，σ_k為正整數。