[发明专利]一种基于速度障碍圆弧法的无人飞行器避障方法

摘要

本发明公开了一种基于速度障碍圆弧法的无人飞行器避障方法，主要包括以下步骤：构建二维速度障碍锥；建立速度障碍圆弧；定义已知障碍物的威胁等级，并进行避碰判断；求解速度障碍圆弧参数；求解避障方向。并将已知障碍物划分为三个等级的威胁障碍物，对于一级威胁障碍物，需要进行避碰；对于二级威胁障碍物，需要分析二级威胁障碍物在无人飞行器避碰过程中产生的影响；对于三级威胁障碍物，不需要对障碍物进行避碰。该方法能够有效避免现有避障算法中因忽略“潜在危险”障碍而带来的影响，并能解决多障碍避碰的复杂问题，该方法大幅度提高了无人飞行器在复杂环境下的自主避障能力。

主权项

1.一种基于速度障碍圆弧法的无人飞行器避障方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，构建二维速度障碍锥；根据无人飞行器在二维空间中的当前时刻位置坐标Pu(xu,yu)和探测到的已知障碍物Oi(i＝1,2,…)的位置坐标Poi(xoi,yoi)，将已知障碍物点Oi膨化为以Poi为圆心、半径为Ri(i＝1,2,…)的障碍圆，然后过点Pu作障碍圆的切线li1和li2，则li1和l2形成二维速度障碍锥，将该二维速度障碍锥内部空间称为相对碰撞区RCC；步骤S2，建立速度障碍圆弧G；将RCC沿已知障碍物Oi的速度矢量voi方向平移||voi||，得到绝对碰撞区ACC，切线li1和li2平移后记为l′i1和l′i2；以无人飞行器位置点Pu为圆心，速度矢量大小||vu||为半径的速度圆⊙Pu，取速度圆⊙Pu与ACC相交且位于ACC内部的圆弧为速度障碍圆弧G，即G＝⊙Pu∩ACC；速度圆⊙Pu与ACC边界线l′i1和l′i2的交点为避障的两个临界状态点Pi1和Pi2；步骤S3，定义已知障碍物的威胁等级，并进行避碰判断；当无人飞行器的速度矢量v_u∈ACC时，将已知障碍物O_i定义为一级威胁障碍物；当且时，将已知障碍物O_i定义为二级威胁障碍物；当且时，将已知障碍物O_i定义为三级威胁障碍物；对于一级威胁障碍物，需要进行避碰；对于二级威胁障碍物，需要分析二级威胁障碍物在无人飞行器避碰过程中产生的影响；对于三级威胁障碍物，不需要对障碍物进行避碰，则退出；步骤S4，求解速度障碍圆弧参数；步骤S5，求解避障方向。