[发明专利]一种基于人工势场的无人机避障方法

权利要求书

1.一种基于人工势场的无人机避障方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，通过安装在无人机上的探测器实时探测障碍物的位置；

步骤2，通过螺旋桨给无人机施加动力来控制无人机飞向目标位置，所述通过螺旋桨施加给无人机的动力等于引力、斥力和横向避障控制力的合力；

通过螺旋桨施加给无人机的动力如下述式(一)所述：

F(X)＝F_att(X)+F_rep(X)+F_off (一)

其中，F(X)表示通过螺旋桨施加给无人机的动力，

F_att(X)表示目标点作用在无人机上的引力，

F_rep(X)表示障碍物作用在无人机上的斥力，

F_off表示横向避障控制力；

横向避障控制力F_off通过下式(六)获得：

d表示无人机和障碍物连线法向方向允许的最小距离；

表述横向避障控制力F_off的单位矢量。

2.根据权利要求1所述的基于人工势场的无人机避障方法，其特征在于，

目标点作用在无人机上的引力F_att(X)通过下式(二)获得：

其中，v表示无人机的当前速度，k_v为速度反馈系数，

k表示引力正比例位置增益系数，

X_g表示目标的位置，

X表示无人机所在的位置，

ρ(X,X_g)表示无人机与目标之间的距离，

ρ_g表示末端减速距离，其取值根据目标距离和无人机速度，在无人机起飞前设置，取值为5～100米。

3.根据权利要求1所述的基于人工势场的无人机避障方法，其特征在于，

障碍物作用在无人机上的斥力F_rep(X)通过下式(三)和(四)获得：

其中，F_repi(X)表示第i个障碍物作用在无人机上的斥力，

η表示斥力正比例位移增益系数，

ρ_i(X,X₀)表示无人机与第i个障碍物之间的距离

ρ₀表示斥力起作用的最大距离，

N表示障碍物的总数量。

4.根据权利要求3所述的基于人工势场的无人机避障方法，其特征在于，

所述斥力正比例位移增益系数η通过下式(五)获得：

L表示无人机和障碍物连线的径向方向允许的最小距离。

5.根据权利要求1所述的基于人工势场的无人机避障方法，其特征在于，

横向避障控制力F_off的单位矢量通过下式(七)获得：

其中，表示从无人机指向障碍物的矢量，表示无人机的速度方向。