[发明专利]一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法

说明书

本发明公开了一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法，主要包括以下步骤：探测无人飞行器和动态障碍物的位置和速度；构建二维速度障碍锥；选择动态不确定性表示方法，表示速度障碍区；求解避障方向。为了简化计算，进一步将考虑动态不确定性的速度障碍区进行规则化处理，然后以此为基础，采用速度障碍圆弧法求解避障方向。该方法能够有效避免现有避障算法中因忽略“动态障碍物的机动性能”和“传感器的探测误差”而带来的影响，实现动态不确定环境下的无人飞行器平面自主避障。

技术领域

本发明属于无人飞行器空间避障飞行的控制领域，尤其是涉及一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法。

背景技术

无人飞行器在任务飞行过程中可利用自身携带的传感器装置探测到周围存在的动静态障碍物，这些动静态障碍物可能会影响无人飞行器的安全飞行。对于静态障碍物，无人飞行器可以通过现有的方法较为轻松地实现避障；但对于动态障碍物，尤其是对于具有一定机动性能的动态障碍物，现有技术中还缺少简单实用的无人飞行器平面自主避障方法。

目前，无人飞行器在避障过程中，主要依靠无人飞行器自身携带的传感器对无人飞行器的当前时刻位置P_U(x_u,y_u)、速度v_u(v_u cosθ_u,v_u sinθ_u)，其中v_u为速度矢量v_u的大小，θ_u为速度矢量v_u的方向角进行探测；并依靠无人飞行器自身携带的传感器探测动态障碍物O的位置P_O(x_o,y_o)、速度v_o(v_o cosθ_o,v_o sinθ_o)，其中v_o为速度矢量v_o的大小，θ_o为速度矢量v_o的方向角。传感器的探测误差会影响后续的无人飞行器避障，但是现有的无人飞行器自主避障方法很少考虑传感器的探测误差带来的影响。

综上所述，现有的无人飞行器自主避障方法中，很少考虑动态障碍物的运动不确定性(即动态障碍物的机动性)和传感器的探测误差带来的避障影响，上述问题的忽略势必给后续的无人飞行器自主避障带来安全隐患，并使得避障的可靠性大幅度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人飞行器避障方法，其能够有效避免现有避障算法中因忽略“动态障碍物的机动性能”和“传感器的探测误差”而带来的影响，能够实现动态不确定环境下的无人飞行器平面自主避障

本发明提出的一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法，包括以下步骤：

步骤S1，探测无人飞行器和动态障碍物的位置和速度；

通过无人飞行器携带的传感器探测无人飞行器的当前时刻位置P_U(x_u,y_u)、速度v_u(v_u cosθ_u,v_u sinθ_u)，其中v_u为速度矢量v_u的大小，θ_u为速度矢量v_u的方向角；并探测动态障碍物O的位置P_O(x_o,y_o)、速度v_o(v_o cosθ_o,v_o sinθ_o)，其中v_o为速度矢量v_o的大小，θ_o为速度矢量v_o的方向角；

步骤S2，构建二维速度障碍锥；