[发明专利]无人机路径避障调整的方法、计算机装置和可读存储介质

说明书

本发明提供了一种无人机路径避障调整的方法、计算机装置和计算机可读存储介质。本发明通过障碍物规避算法，能够有效的规避航点间的障碍物，同时能够保证无人机的航路为各个子区域之间的最短航程，有效的提高的无人机在应急状态下的续航能力，减小了电力消耗。此外，传统的避障方法只考虑了单一方向的流场斥力，而本发明将排斥场方向更加细化，引入切向流场矩阵，提高了算法精度和避障安全性，使得无人机在飞行过程中有更好的回避特性。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机路径避障调整的方法、计算机装置和计算机可读存储介质。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援等等领域的应用，大大地拓展了无人机本身的用途。

发动机是无人机获取推力的来源，一旦发动机意外停车，飞机会马上失去动力。在这种情况下，如果不能及时进行控制，无人机可能发生坠毁、失踪，甚至有被敌方俘获的风险，因此，在无人机发动机意外停车失去动力的情况下，如何实现迫降至安全地带，是无人机应用中需要考虑的问题。

然而在实际工程应用，无法预先确定发动机的停车时间和发动机停车时无人机所处的精确位置，更无法判定无人机在应急状态下蓄电池电量是否可以支持无人机飞行至预先设定的迫降场，因此实时的选择应急迫降场是必要且合理的。

在最新的无人机迫降方案中，多数的设计都考虑了以最佳滑翔速度进行无动力着陆的迫降方式，但是很少考虑迫降过程中可能遭遇的空中或地面障碍物规避问题。如何实时在蓄电池应急供电状态下的最大航程范围内，实现更高可靠性和安全性的归航航路，即使无人机在迫降归航过程中避开这些障碍物是路径设计的难点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现如上目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无人机路径避障调整的方法。该无人机路径避障调整的方法包括：

步骤A，确定无人机的当前位置P_t和下一航点φ_d在无障碍物情况下的原始流速u：

其中，V为无人机的飞行速度，(x，y，z)为当前位置P_t的位置坐标，(x_d，y_d，z_d)为下一航点φ_d的位置坐标，

步骤B，计算无人机当前位置P_t和下一航点φ_d之间的总扰动矩阵：

其中，K为当前位置P_t和下一航点φ_d之间障碍物的总数，ω_k和M_k分别为第k个障碍物的权重系数和扰动矩阵；

步骤C，利用所述总扰动矩阵M对所述原始流速u进行调整，得到扰动场流速

步骤D，利用所述扰动场流速，确定下一路径点P_t+1：

其中，ΔT为预先设定的计算步长。

在本发明的一些实施例中，所述步骤B中，所述ω_k和M_k通过以下公式计算获得：