[发明专利]二维平面下多旋翼无人机分布式飞行避碰方法和装置

说明书

本申请涉及一种二维平面下多旋翼无人机分布式飞行避碰方法和装置。所述方法包括：对无人机避碰流程进行优化处理，减少计算量，提高计算效率；包含多项避碰飞行规则：优先级策略规则、航路权限判定规则、紧急避碰模式以及悬停模式，可显著提高无人机消解碰撞冲突的能力，进一步提高在狭小空域范围内，高数量密度下的无人机集群避碰成功率，并且在二维平面的基础上，对三维空间下的无人机避碰进行分析，对其三个不同方向进行投影，将其简化为三个二维平面，以水平方向速度的改变量以及高度变化为返回值，以此消解冲突。

技术领域

本申请涉及无人机避碰技术领域，特别是涉及一种二维平面下多旋翼无人机分布式飞行避碰方法和装置。

背景技术

多旋翼无人机作为智能化与科技化的综合体，其在各个领域均得到了广泛的应用。当集群式或分布式无人机在同一空间内执行任务时，时空资源以及任务层面上的相互矛盾，最终可能导致发生碰撞。

近些年来，随着无人机自主性要求的不断增强，各种机器人的避碰方法逐渐应用于无人机上，并针对无人机的运动学特性和相关要求，进行相应的设计或改进，并取得较多研究成果。但由于种种原因，无人机分布式实时避碰空间利用效能较低，在应对高无人机数量密度时往往捉襟见肘。因此，亟待一种解决方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高无人机消解碰撞能力的二维平面下多旋翼无人机分布式飞行避碰方法和装置。

一种二维平面下多旋翼无人机分布式飞行避碰方法，所述方法包括：

实时获取无人机集群中其他无人机的飞行位置参数以及速度矢量参数，以及自身的飞行位置参数以及速度矢量参数；

根据自身以及其他无人机的飞行位置参数以及速度矢量参数进行计算得到自身与其他无人机之间的相对距离以及相对速度值，并根据所述相对距离以及飞行位置参数进行判断是否存在其他无人机处在交通告警距离内，若没有则执行任务模式；

若存在其他无人机处在交通告警距离内，则根据优化后的航路权限规则行判定自身是否具备航路权限，若判定为具备航路权限则执行维持航向模式，并将处在告警距离内的无人机称为告警无人机；

若判定为不具备航路权限，则对与告警无人机的相对距离值以及相对速度值进行分析后，生成基于选择性速度障碍算法的速度障碍模型，并根据所述速度障碍模型的判断执行维持航向模式，或执行转向模式触发避碰动机以防止与告警无人机之间的发生碰撞冲突；

其中，根据所述速度障碍模型的判断包括：当与所述告警无人机之间的相对速度指向速度障碍锥外，则执行维持航向模式；当于所述告警无人机之间的相对速度指向速度障碍锥内，则执行转向模式，并根据与所述告警无人机之间的相对距离执行避碰模式或紧急避碰模式。

在其中一实施例中，所述飞行位置参数为无人机所在的经纬位置坐标信息。

在其中一实施例中，所述根据优化后的航路权限规则行判定包括：

以自身无人机中点为原点，飞行方向为0°方向，其正前方的角度范围设置为±30°，左、右侧空域范围为30°～90°；

若所述告警无人机在左侧30°～90°的空域范围内，则自身具备航路权限；

若所述告警无人机在右侧30°～90°的空域范围内，则自身不具备航路权限；

若所述告警无人机在正前方±30°的空域范围内，则根据与告警无人机之间的相对速度进行判定，若相对速度指向前方，则自身不具备航路权限；若相对速度指向后方，则自身具备航路权限。

在其中一实施例中，根据与所述告警无人机之间的相对距离执行避碰模式或紧急避碰模式包括：

当自身与所述告警无人机之间的相对距离大于紧急避碰距离时，则执行避碰模式；