[发明专利]一种任意禁飞区无人机自主规避导航控制方法有效

申请号：	202110682146.9	申请日：	2021-06-20
公开（公告）号：	CN113342045B	公开（公告）日：	2022-09-02
发明（设计）人：	高朋飞;高鹏;田心宇;潘计辉;景晨;李厚春;李青原	申请（专利权）人：	西北工业大学;西安爱生技术集团有限公司
主分类号：	G05D1/10	分类号：	G05D1/10
代理公司：	西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙) 61290	代理人：	刘新琼
地址：	710072 ***	国省代码：	陕西;61
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摘要：
搜索关键词：	一种任意禁飞区无人机自主规避导航控制方法
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【说明书】：

本发明涉及一种任意禁飞区无人机自主规避导航控制方法，基于射线检测算法可判断飞机在禁飞区边界内或者边界外，而建立以飞机为圆心，以飞机最小转弯半径R为半径的电子保护圆模型，电子保护圆上均匀分布n个点，基于射线检测算法可判断电子保护圆上均匀分布的n个点是否进入禁飞区，当电子保护圆上的点进入禁飞区时给出报警信息，飞机的综合的航向控制量为飞机位置到目标位置方向加上规避控制量，规避控制量的大小与电子保护圆上进入禁飞区的点数比例有关，规避控制量的方向与目标任务位置有关，飞机的综合航向控制量使得飞机沿禁飞区边沿飞行，绕过禁飞区飞向目标位置，且当禁飞区的特征未知时采用同样的规避控制方法也可绕过禁飞区飞向目标。

技术领域

本发明属于无人机导航控制领域，具体涉及一种任意禁飞区无人机自主规避导航控制方法。

背景技术

一些不允许或不希望无人机进入的区域称为禁飞区，本发明与中国专利(公开号CN 107911793 B)“一种无人机任意图形禁飞区识别导航系统”解决的问题相似，即由于随着无人机的发展，无人机的智能化程度越来越高，在无人机的自主导航飞行时会存在穿越禁飞区的情况，对无人机的生存或者管理存在诸多不确定因素，希望无人机在完成任务时可自主规避禁飞区，发明“一种无人机任意图形禁飞区识别导航系统”中在无人机接近禁飞区时发出警报并执行调度算法返回安全区，可解决无人机擅闯禁飞区问题。但是该发明只适用无人机擅闯自主设定的禁飞区，解决了无人机擅闯已知特征的禁飞区的问题，对未知特征的禁飞区存在局限性，并不完全适用于任意禁飞区，且其解决方法为执行调度算法返回安全区，对已规划的航线穿过禁飞区的情况需要重新进行航线规划来避免穿过禁飞区，导致其完成任务的效率降低，无人机在完成任务过程中对任意禁飞区的自主规避效率需进一步提升。

发明内容

要解决的技术问题

针对上述的无人机不能实现对未知特征禁飞区的自动避障和采用调度算法返回安全区的方法对完成任务不利的问题，本发明提出一种任意禁飞区的自主规避导航控制方法。

技术方案

一种任意禁飞区无人机自主规避导航控制方法，其特征在于包括：

建立以飞机为圆心，以飞机最小转弯半径R为半径的电子保护圆模型，电子保护圆上均匀分布n个点，基于射线检测算法判断电子保护圆上均匀分布的n个点是否进入禁飞区；

当电子保护圆上的点进入禁飞区时给出报警信息，此时飞机的综合航向控制量为飞机位置到目标位置的方向加上规避控制量，综合的航向控制量使得飞机沿禁飞区边沿飞行，绕过禁飞区飞向目标位置。

优选地：所述的禁飞区为多边形。

优选地：所述的n≥9。

优选地：当禁飞区特征已知时，规避控制量的大小为：90度+基于电子保护圆与禁飞区相交点数的比例*角度系数，其规避控制量方向系数取决于电子保护圆与禁飞区产生交集时飞机位置与目标位置的连线将禁飞区分割为两份区域的面积的大小。

优选地：当禁飞区特征已知时，所述的规避控制量方向系数具体为：根据飞机电子保护圆与禁飞区相交时飞机位置与目标位置的连线将禁飞区一分为二，左半部分面积较小时规避控制量方向系数K＝-1，其他情况K＝1。

优选地：当禁飞区特征未知时，规避控制量的大小同样为：90度+基于电子保护圆与禁飞区相交点数的比例*角度系数，规避控制量方向系数为固定值。