[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)人機(jī)路徑避障調(diào)整的方法、計(jì)算機(jī)裝置和可讀存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110668117.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113282105A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翠萍;南靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京北航天宇長(zhǎng)鷹無(wú)人機(jī)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京高文律師事務(wù)所 11359
• 代理人: 曹玲柱;王冬

本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)路徑避障調(diào)整的方法、計(jì)算機(jī)裝置和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。本發(fā)明通過(guò)障礙物規(guī)避算法，能夠有效的規(guī)避航點(diǎn)間的障礙物，同時(shí)能夠保證無(wú)人機(jī)的航路為各個(gè)子區(qū)域之間的最短航程，有效的提高的無(wú)人機(jī)在應(yīng)急狀態(tài)下的續(xù)航能力，減小了電力消耗。此外，傳統(tǒng)的避障方法只考慮了單一方向的流場(chǎng)斥力，而本發(fā)明將排斥場(chǎng)方向更加細(xì)化，引入切向流場(chǎng)矩陣，提高了算法精度和避障安全性，使得無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中有更好的回避特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)路徑避障調(diào)整的方法、計(jì)算機(jī)裝置和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

無(wú)人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)“無(wú)人機(jī)”，英文縮寫(xiě)為“UAV”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，或者由車(chē)載計(jì)算機(jī)完全地或間歇地自主地操作。無(wú)人機(jī)按應(yīng)用領(lǐng)域，可分為軍用與民用。軍用方面，無(wú)人機(jī)分為偵察機(jī)和靶機(jī)。民用方面，無(wú)人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用，是無(wú)人機(jī)真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援等等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大地拓展了無(wú)人機(jī)本身的用途。

發(fā)動(dòng)機(jī)是無(wú)人機(jī)獲取推力的來(lái)源，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)意外停車(chē)，飛機(jī)會(huì)馬上失去動(dòng)力。在這種情況下，如果不能及時(shí)進(jìn)行控制，無(wú)人機(jī)可能發(fā)生墜毀、失蹤，甚至有被敵方俘獲的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)意外停車(chē)失去動(dòng)力的情況下，如何實(shí)現(xiàn)迫降至安全地帶，是無(wú)人機(jī)應(yīng)用中需要考慮的問(wèn)題。

然而在實(shí)際工程應(yīng)用，無(wú)法預(yù)先確定發(fā)動(dòng)機(jī)的停車(chē)時(shí)間和發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)時(shí)無(wú)人機(jī)所處的精確位置，更無(wú)法判定無(wú)人機(jī)在應(yīng)急狀態(tài)下蓄電池電量是否可以支持無(wú)人機(jī)飛行至預(yù)先設(shè)定的迫降場(chǎng)，因此實(shí)時(shí)的選擇應(yīng)急迫降場(chǎng)是必要且合理的。

在最新的無(wú)人機(jī)迫降方案中，多數(shù)的設(shè)計(jì)都考慮了以最佳滑翔速度進(jìn)行無(wú)動(dòng)力著陸的迫降方式，但是很少考慮迫降過(guò)程中可能遭遇的空中或地面障礙物規(guī)避問(wèn)題。如何實(shí)時(shí)在蓄電池應(yīng)急供電狀態(tài)下的最大航程范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)更高可靠性和安全性的歸航航路，即使無(wú)人機(jī)在迫降歸航過(guò)程中避開(kāi)這些障礙物是路徑設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明以期至少部分地解決以上技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

(二)技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)如上目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種無(wú)人機(jī)路徑避障調(diào)整的方法。該無(wú)人機(jī)路徑避障調(diào)整的方法包括：

步驟A，確定無(wú)人機(jī)的當(dāng)前位置P_t和下一航點(diǎn)φ_d在無(wú)障礙物情況下的原始流速u(mài)：

其中，V為無(wú)人機(jī)的飛行速度，(x，y，z)為當(dāng)前位置P_t的位置坐標(biāo)，(x_d，y_d，z_d)為下一航點(diǎn)φ_d的位置坐標(biāo)，

步驟B，計(jì)算無(wú)人機(jī)當(dāng)前位置P_t和下一航點(diǎn)φ_d之間的總擾動(dòng)矩陣：

其中，K為當(dāng)前位置P_t和下一航點(diǎn)φ_d之間障礙物的總數(shù)，ω_k和M_k分別為第k個(gè)障礙物的權(quán)重系數(shù)和擾動(dòng)矩陣；

步驟C，利用所述總擾動(dòng)矩陣M對(duì)所述原始流速u(mài)進(jìn)行調(diào)整，得到擾動(dòng)場(chǎng)流速

步驟D，利用所述擾動(dòng)場(chǎng)流速，確定下一路徑點(diǎn)P_t+1：

其中，ΔT為預(yù)先設(shè)定的計(jì)算步長(zhǎng)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟B中，所述ω_k和M_k通過(guò)以下公式計(jì)算獲得：