[发明专利]无人机及其避障方法、避障装置

权利要求书

1.一种无人机的避障方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，获取无人机当前的状态参数，其中，所述状态参数包括无人机的位姿、机体坐标系下x轴的速度v_xc、机体坐标系下y轴的速度v_yc和偏转速度ω_c；

步骤S2，基于所述状态参数确定动态窗口，所述动态窗口为所述无人机在下一个时间间隔内可以达到的x轴的速度v_xt、可以达到的y轴的速度v_yt以及可以达到的偏转速度ω_t所构成的速度空间；

步骤S3，将所述动态窗口中的x轴的速度v_xt、y轴的速度v_yt以及偏转速度ω_t均匀离散后组合以形成速度组合(v_xt,i,v_yt,i,ω_t,i)，并根据运动学方程模拟无人机在不同速度组合(v_xt,i,v_yt,i,ω_t,i)下的飞行轨迹，其中i＝1,2,…,m，m为所有速度组合的数量；

步骤S4，在检测出障碍物后，采用深度学习算法对障碍物的种类进行判断，并根据飞行轨迹对应的速度以及所述障碍物的种类设定安全距离；

步骤S5，获取评价函数，根据评价函数计算出每条飞行轨迹的评价得分，其中，所述评价得分包括航向得分、速度得分以及距离得分；

步骤S6，根据评价得分最高的飞行轨迹对应的速度生成控制指令；

步骤S7，执行控制指令，并判断所述无人机是否到达目标位置，其中，若所述无人机到达所述目标位置，则执行步骤S8；若所述无人机未到达目标位置，则返回步骤S1；

步骤S8，控制所述无人机结束运行。

2.根据权利要求1所述的无人机的避障方法，其特征在于，所述运动学方程具体为：

其中，x(t),y(t),分别为无人机在当前时刻t的x轴位置、y轴位置和偏转角度；v_xt,i,v_yt,i,ω_t,i分别为所述动态窗口离散后的第_i个速度组合样本中的x轴的速度、y轴的速度以及偏转速度；Δt为所述时间间隔；分别为无人机在距离当前时刻t下一个时间间隔后的位置估计值、偏转角度的估计值。

3.根据权利要求2所述的无人机的避障方法，其特征在于，根据运动学方程模拟无人机在不同速度组合(v_xt,i,v_yt,i,ω_t,i)下的飞行轨迹，具体包括：

保持对应速度组合不变，根据运动学方程分别计算出无人机从当前时刻t过后的预设个时间间隔内的运动轨迹；

将所述运动轨迹整合为所述飞行轨迹。

4.根据权利要求1所述的无人机的避障方法，其特征在于，根据以下公式设定所述安全距离：

其中，L_i,k为所述安全距离，且k＝1,2,…,N，N为障碍物的数量；v_xt,i和v_yt,i分别为第i条飞行轨迹对应的无人机机体坐标系下x轴的速度和y轴的速度；v_max为无人机的最大飞行速度；v_obs,k是根据第k个障碍物的种类判断出的最大可能运动速度，且当障碍物为静态障碍时v_obs,k＝0；d_min为最小安全距离；Δt为所述时间间隔。