[发明专利]一种协同避障方法及装置

说明书

本发明提供了一种协同避障方法及装置，该方法包括：检测到飞行前进方向上存在障碍物，则获取所述障碍物的位置以及所述障碍物的轮廓，沿着所述障碍物的轮廓均匀分布多个点源，形成均匀势场，构造所述均匀势场的势函数，使得构造的障碍物斥力势函数与障碍物的外表面相符，并根据所述障碍物的位置以及所述势函数发出避障控制指令。由于在障碍物外表面上分布的多个点源产生了与障碍物轮廓相符的斥力势场，构造出与障碍物轮廓一致的斥力势函数后，根据与障碍物的距离以及斥力势函数发出避障控制指令后，可以控制无人机集群顺滑且近距离的避开任意形状、任意大小的障碍物。本发明公开的协同避障方法及装置提高了协同避障方法的适用性。

技术领域

本发明涉及协同避障控制领域，尤其涉及一种协同避障方法及装置。

背景技术

无人机集群在按照预定轨迹飞行的过程中会遇到障碍物，在遇到障碍物时要求无人机集群能够避开障碍物。

现有技术中主要采用几何向量法，人工势场法，模型预测法和蚁群算法计算得到避障控制指令，以控制无人机集群绕开障碍物。其中，人工势场法因其算法简单，同时适用于二维和三维地图，且容易加入运动限制条件的优势，在无人机蜂群协同避障领域有广泛的应用。

采用人工势场法控制无人机集群绕开障碍物的方式是：在障碍物中心分布一个点源以形成人工势场，并构造人工势场的势函数，然后根据构造好的势函数计算得到避障控制指令，以使得无人机集群能够避开障碍物。

由于人工势场法是在障碍物的中心分布一个点源，形成的势场截面是一个标准的圆形，当障碍物不是圆形或者圆柱等回转体时，也只能按照在障碍物中心分布一个点源，并按照圆形的势场截面进行避障，导致不能准确实现近距离避开障碍物的效果。

因此，现有技术中按照势函数计算得到避障控制指令，以控制无人机集群绕开障碍物的方法仅适用于圆形或者圆柱等回转体形的障碍物，而不适用于矩形或者多边形的障碍物，存在适用性差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种协同避障方法及装置，以解决现有技术中协同避障方法存在的适用性差的问题。

本发明提供一种协同避障方法，包括：

检测飞行前进方向上是否存在障碍物；

若检测到飞行前进方向上存在障碍物，则获取所述障碍物的位置以及所述障碍物的轮廓；

沿着所述障碍物的轮廓均匀分布多个点源，形成均匀势场；

构造所述均匀势场的势函数；

根据所述障碍物的位置以及所述势函数发出避障控制指令。

优选地，所述构造势函数包括：

获取预先调整好的势函数参数的参数值；

根据所述势函数参数的参数值，构造势函数。

优选地，所述势函数参数的参数值的调整方法包括：

设置所述势函数参数的参数值；

按照设置的所述势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果；

若所述仿真结果表示避障失败，则更改设置的所述势函数参数的参数值，并返回执行按照设置的势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果的步骤；

若所述仿真结果表示避障成功，则记录设置的所述势函数参数的参数值。

优选地，所述势函数参数包括障碍物斥力势函数系数，

所述按照设置的所述势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果包括：

按照设置的所述障碍物斥力势函数系数的参数值，构造障碍物斥力势函数；