[发明专利]无人机及其避障方法、避障装置

说明书

本发明提供一种无人机及其避障方法、避障装置，所述方法包括：获取无人机当前的状态参数；基于状态参数确定动态窗口；将动态窗口中的_x轴的速度、_y轴的速度以及偏转速度均匀离散后组合以形成速度组合，并根据运动学方程模拟无人机在不同速度组合下的飞行轨迹；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障碍物的种类设定安全距离；根据评价函数计算出每条飞行轨迹的评价得分；根据评价得分最高的飞行轨迹对应的速度生成控制指令。该方法能够根据无人机当前的飞行状态和障碍物的情况自动调节安全距离，提高了无人机在复杂环境中避障时的安全性。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种无人机的避障方法、无人机的避障装置和无人机。

背景技术

随着消费级无人机的快速发展，越来越多的无人机被广泛应用于每个行业。无人机因操作失误、环境变化等原因导致坠毁或炸机，不仅给持有者带来损失，而且也会给社会带来不利的影响，因此无人机的自动避障功能极为重要。

相关技术中，一般采用控制无人机与障碍物保持固定的安全距离，然后向左或向右移动一段距离来进行避障。

而实际的飞行环境较为复杂，不同障碍物有着不同的威胁范围，固定的安全距离有时会无法应对突发的情况。同时，上述方式进行避障时往往忽略无人机自身状态约束，导致路径转折较大，飞行不够平稳。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供一种无人机的避障方法。

本发明的第二个目的在于提供一种无人机的避障装置。

本发明的第三个目的在于提供一种无人机。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面实施例提出了一种无人机的避障方法，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。

本发明上述提出的无人机的避障方法还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述运动学方程具体为：