[发明专利]一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法

摘要

本发明公开了一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法，主要包括以下步骤：探测无人飞行器和动态障碍物的位置和速度；构建二维速度障碍锥；选择动态不确定性表示方法，表示速度障碍区；求解避障方向。为了简化计算，进一步将考虑动态不确定性的速度障碍区进行规则化处理，然后以此为基础，采用速度障碍圆弧法求解避障方向。该方法能够有效避免现有避障算法中因忽略“动态障碍物的机动性能”和“传感器的探测误差”而带来的影响，实现动态不确定环境下的无人飞行器平面自主避障。

主权项

1.一种动态不确定环境下无人飞行器平面自主避障方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，探测无人飞行器和动态障碍物的位置和速度；通过无人飞行器携带的传感器探测无人飞行器的当前时刻位置P_U(x_u,y_u)、速度v_u(v_u cosθ_u,v_u sinθ_u)，其中v_u为速度矢量v_u的大小，θ_u为速度矢量v_u的方向角；并探测动态障碍物O的位置P_O(x_o,y_o)、速度v_o(v_o cosθ_o,v_o sinθ_o)，其中v_o为速度矢量v_o的大小，θ_o为速度矢量v_o的方向角；步骤S2，构建二维速度障碍锥；将动态障碍物O膨化为以P_O为圆心、半径为R_o的障碍圆S_c，然后过点P_U作障碍圆S_c的两条切线，则两条切线形成障碍锥CC；然后将障碍锥CC沿v_o的速度矢量方向平移v_o，得到二维速度障碍锥VO；步骤S3，选择动态不确定性表示方法，表示速度障碍区；将动态障碍物O的机动性和传感器的探测误差通过障碍物的速度矢量v_o方向角偏差进行表示，并将最大不确定性表示为±Δθ_o，其中逆时针为正，顺时针为负；将障碍物速度矢量v_o对应的两个最大不确定性的速度矢量表示为v_o′和v_o″，并将v_o、v_o′和v_o″形成的速度圆弧表示为S_arcs；则速度圆弧S_arcs上任意一点对应的障碍物速度矢量都将产生一个VO，将其最大不确定性对应的速度障碍锥分别表示为VO′和VO″，VO′的顶点为P_vo′；则考虑动态不确定性的速度障碍区∪VO为：∪VO＝VO′∪…∪VO∪…∪VO″；步骤S4，根据步骤S3得到速度障碍区∪VO，求解避障方向。