[发明专利]路径规划的方法、装置、飞行控制系统、全方位避障系统与无人机

说明书

提供了一种路径规划的方法、装置、飞行控制系统、全方位避障系统与无人机。该方法包括：获取无人机与障碍物之间的距离；当该距离大于阈值时，采用局部路径规划方法确定该无人机的第一规划路径；当该距离小于或等于该阈值时，结合速度场方法与该局部路径规划方法确定该无人机的第二规划路径，该速度场方法在障碍物周围生成远离障碍物的速度场，从而能够使得无人机飞行过程中避开障碍物，保证无人机在整个飞行过程中的安全性。

版权申明

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技术领域

本发明实施例涉及路径规划领域，并且更具体地，涉及一种路径规划的方法、装置、飞行控制系统、全方位避障系统与无人机。

背景技术

无人机路径规划的任务是在有障碍物的工作环境中寻找一条从给定起点到终点的适当的运动路径，使无人机在运动过程中能安全无碰撞的绕过障碍物。具体地，无人机路径规划主要解决三个问题：1)使无人机能够从初始点运动到目标点；2)用一定算法使无人机能绕开障碍物并且经过某些必须经过的点；3)在完成以上任务的前提下尽量优化无人机的运行轨迹。

根据作业环境，无人机路径规划方案可分为两种：基于模型的全局路径规划，作业环境的全部信息已知，又称为静态或离线路径规划；基于传感器的局部路径规划，作业环境信息全部未知或部分未知，又称为动态或在线路径规划。局部路径规划指的是，无人机在移动过程中，根据传感器的信息来不断地、动态确定出自身在地图中的当前位置以及周围局部范围内的障碍物分布情况，并在此基础上，以最终到达目标点为目的，规划出一条局部最优路径。

目前，应用最多的局部路径规划方法包括：栅格法和动态窗口法(Dynamic WindowApproach，DWA)等。这些方法在应用中都存在不同的缺点。栅格法计算量较大，实时性太差。DWA主要是在速度空间中采样多组速度，并模拟无人机在这些速度下一定时间内的轨迹，在得到多组轨迹以后，对这多组轨迹进行评价，选取最优轨迹所对应的速度来驱动无人机运动。DWA搜索路径快速，可执行好，但是在驱动无人机运动的过程中可能会使无人机靠近障碍物，导致危险。

因此，有必要提出一种简单可行的既能够实现使无人机从初始点运动到目标点，又可以实现无人机避开障碍物的路径规划方法，以保证无人机在整个飞行过程中的安全性。

发明内容

本发明实施例提供一种路径规划的方法、装置、飞行控制系统、全方位避障系统与无人机，能够使得无人机飞行过程中避开障碍物，从而保证无人机在整个飞行过程中的安全性。

第一方面，提供一种路径规划的方法。所述方法包括：获取无人机与障碍物之间的距离；当所述距离大于阈值时，采用局部路径规划方法确定所述无人机的第一规划路径；当所述距离小于或等于所述阈值时，结合速度场方法与所述局部路径规划方法确定所述无人机的第二规划路径，所述速度场方法在障碍物周围生成远离障碍物的速度场，以使得所述无人机避开障碍物飞行。

本发明实施例在无人机的路径规划过程中，当无人机与障碍物之间的距离大于阈值，采用局部路径规划方法确定无人机的规划路径；当无人机与障碍物之间的距离小于或等于阈值，结合局部路径规划方法与速度场方法共同确定规划路径，由于速度场方法会形成远离障碍物的速度场，因此，结合局部路径规划方法与速度场方法共同确定的规划路径能够使得无人机避开障碍物，从而实现安全飞行。因此，本发明实施例提供的路径规划的方法，能够使得无人机在运动中有效避开障碍物，从而提高无人机飞行的安全性。

第二方面，提供一种路径规划的方法。所述方法包括：通过无人机上的环境感知系统，获取所述无人机与障碍物之间的距离，所述环境感知系统包括安装在所述无人机前向、后向与侧向的测距传感器；根据所述距离，确定所述无人机的规划路径，所述规划路径使得所述无人机避开障碍物。