一种协同避障方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种协同避障方法及装置，该方法包括：预先建立插值表，其中插值表中包括障碍物信息和势函数参数的参数值之间的对应关系，在检测到飞行前进方向上存在障碍物时，根据获取到的障碍物信息和插值表，即可确定与当前遇到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值，并根据确定的势函数参数的参数值构造势函数后，发出避障控制指令。由于根据不同的障碍物确定的势函数参数的参数值不同，进而构造出的势函数不同，根据势函数发出的避障控制指令也将不同，使得针对不同的障碍物都能发出适合当前障碍物的避障控制指令。本发明专利技术公开的协同避障方法及装置可以适用于大小不同的障碍物，提高了协同避障方法的适用性。

A collaborative obstacle avoidance method and device

The invention provides a cooperative obstacle avoidance method and device. The method comprises the following steps: setting up an interpolation table in advance, in which the corresponding relationship between the obstacle information and the parameter values of the potential function parameters is included in the interpolation table, and according to the obtained obstacle information and the interpolation table, when the obstacle is detected in the forward flight direction, the obstacle can be avoided. The parameters of the potential function matching with the current obstacle information are determined, and the potential function is constructed according to the parameters of the potential function parameters, and the obstacle avoidance control instructions are issued. Because the parameters of the potential function determined by different obstacles are different, and the potential functions constructed are different, the obstacle avoidance control instructions issued by the potential function will be different, so that the obstacle avoidance control instructions suitable for the current obstacles can be issued for different obstacles. The cooperative obstacle avoidance method and the device disclosed in the invention can be applied to obstacles of different sizes, and the applicability of the cooperative obstacle avoidance method is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种协同避障方法及装置
本专利技术涉及协同避障控制领域，尤其涉及一种协同避障方法及装置。
技术介绍
无人机集群在按照预定轨迹飞行的过程中会遇到障碍物，在遇到障碍物时要求无人机集群能够避开障碍物。现有技术中主要采用几何向量法，人工势场法，模型预测法和蚁群算法计算得到避障控制指令，以控制无人机集群绕开障碍物。其中，人工势场法因其算法简单，同时适用于二维和三维地图，且容易加入运动限制条件的优势，在无人机蜂群协同避障领域有广泛的应用。采用人工势场法控制无人机集群绕开障碍物的方式是：根据设置好的构造势函数参数的参数值构造势函数，然后根据构造好的势函数计算得到避障控制指令，以使得无人机集群能够避开障碍物。由于构造好的势函数相同，因此计算得到的避障控制指令是相同的。基于此，当障碍物的大小发生变化时，由于接收到的避障控制指令是相同的，因此无人机集群按照相同的飞行参数飞行，但是障碍物的大小发生变化时，按照相同的飞行参数飞行时，绕开不同障碍物的效果是不同的，甚至有不能绕开障碍物的情况。因此，现有技术中按照已经构造好的势函数计算得到避障控制指令，以控制无人机集群绕开障碍物的方法不能适用于不同大小的障碍物，存在适用性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种协同避障方法及装置，以解决现有技术中协同避障方法存在的适用性差的问题。本专利技术提供一种协同避障方法，包括：获取障碍物信息和预先建立的插值表；其中，所述插值表包括障碍物信息和势函数参数的参数值之间的对应关系；根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值；根据确定的所述势函数参数的参数值构造势函数后，发出避障控制指令。优选地，所述根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值包括：当所述插值表中存在与所述获取到的障碍物信息相同的障碍物信息时，根据所述获取到的障碍物信息，从所述插值表中获取与所述获取到的障碍物信息对应的势函数参数的参数值。优选地，所述根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值包括：当所述插值表中不存在与所述获取到的障碍物信息相同的障碍物信息时，根据所述插值表中存在的障碍物信息和与障碍物信息对应的势函数参数的参数值，计算与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值。优选地，所述插值表的建立方法包括：选取插值半径；依次对所述插值半径设置势函数参数的参数值；按照设置的势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果；若所述仿真结果表示避障失败，则更改对所述插值半径设置的势函数参数的参数值，并返回执行所述按照设置的势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果的步骤；若所述仿真结果表示避障成功，则记录所述插值半径以及对所述插值半径设置的势函数参数的参数值。优选地，所述选取插值半径之前，还包括：根据对集群队形影响的动态响应特性，分别确定集群中各个成员之间的引力势函数参数的参数值和斥力势函数参数的参数值；根据对集群中领航者的跟踪动态响应特性，分别确定领航者位置引力势函数参数的参数值、领航者速度引力势函数参数的参数值、领航者速度斥力势函数参数的参数值；其中，所述更改对所述插值半径设置的势函数参数的参数值包括：更改领航者位置引力势函数参数的参数值、障碍物斥力势函数系数的参数值、障碍物斥力势函数最大作用范围的参数值中的至少一项。本专利技术还提供一种协同避障装置，包括：获取单元，用于获取障碍物信息和预先建立的插值表；其中，所述插值表包括障碍物信息和势函数参数的参数值之间的对应关系；第一确定单元，用于根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值；控制单元，用于根据确定的所述势函数参数的参数值构造势函数后，发出避障控制指令。优选地，所述第一确定单元用于：当所述插值表中存在与所述获取到的障碍物信息相同的障碍物信息时，根据所述获取到的障碍物信息，从所述插值表中获取与所述获取到的障碍物信息对应的势函数参数的参数值。优选地，所述第一确定单元用于：当所述插值表中不存在与所述获取到的障碍物信息相同的障碍物信息时，根据所述插值表中存在的障碍物信息和与障碍物信息对应的势函数参数的参数值，计算与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值。优选地，还包括：选取单元，用于选取插值半径；设置单元，用于依次对每个所述插值半径设置势函数参数的参数值；仿真单元，用于按照设置的势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果；更改单元，用于若所述仿真结果表示避障失败，则更改对所述插值半径设置的势函数参数的参数值，并调用所述仿真单元；记录单元，用于若所述仿真结果表示避障成功，则记录所述插值半径以及对所述插值半径设置的势函数参数的参数值。优选地，还包括：第二确定单元，用于根据对集群队形影响的动态响应特性，分别确定集群中各个成员之间的引力势函数参数的参数值和斥力势函数参数的参数值；第三确定单元，用于根据对集群中领航者的跟踪动态响应特性，分别确定领航者位置引力势函数参数的参数值、领航者速度引力势函数参数的参数值、领航者速度斥力势函数参数的参数值；其中，所述更改单元包括：更改领航者位置引力势函数参数的参数值、障碍物斥力势函数系数的参数值、障碍物斥力势函数最大作用范围的参数值中的至少一项。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本申请中由于根据不同的障碍物确定的势函数参数的参数值不同，进而构造出的势函数不同，根据势函数发出的避障控制指令也将不同，使得针对不同的障碍物都能发出适合当前障碍物的避障控制指令，本专利技术公开的协同避障方法及装置可以适用于大小不同的障碍物，提高了协同避障方法的适用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种协同避障方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的另一种协同避障方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的仿真模型的结构示意图；图4是利用本专利技术实施例提供的协同避障方法进行避障仿真的一种仿真结果示意图；图5是利用本专利技术实施例提供的协同避障方法进行避障仿真的另一种仿真结果示意图；图6是利用本专利技术实施例提供的协同避障方法进行避障仿真的另一种仿真结果示意图；图7是利用本专利技术实施例提供的协同避障方法进行避障仿真的另一种仿真结果示意图；图8是利用本专利技术实施例提供的协同避障方法进行避障仿真的另一种仿真结果示意图；图9是利用本专利技术实施例提供的协同避障方法进行避障仿真的另一种仿真结果示意图；图10是本专利技术实施例提供的一种协同避障装置的结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的另一种协同避障装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种协同避障方法，其特征在于，包括：获取障碍物信息和预先建立的插值表；其中，所述插值表包括障碍物信息和势函数参数的参数值之间的对应关系；根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值；根据确定的所述势函数参数的参数值构造势函数后，发出避障控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种协同避障方法，其特征在于，包括：获取障碍物信息和预先建立的插值表；其中，所述插值表包括障碍物信息和势函数参数的参数值之间的对应关系；根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值；根据确定的所述势函数参数的参数值构造势函数后，发出避障控制指令。2.根据权利要求1所述的协同避障方法，其特征在于，所述根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值包括：当所述插值表中存在与所述获取到的障碍物信息相同的障碍物信息时，根据所述获取到的障碍物信息，从所述插值表中获取与所述获取到的障碍物信息对应的势函数参数的参数值。3.根据权利要求1所述的协同避障方法，其特征在于，所述根据获取到的障碍物信息和所述插值表，确定与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值包括：当所述插值表中不存在与所述获取到的障碍物信息相同的障碍物信息时，根据所述插值表中存在的障碍物信息和与障碍物信息对应的势函数参数的参数值，计算与所述获取到的障碍物信息匹配的势函数参数的参数值。4.根据权利要求1至3任意一项所述的协同避障方法，其特征在于，所述插值表的建立方法包括：选取插值半径；依次对所述插值半径设置势函数参数的参数值；按照设置的势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果；若所述仿真结果表示避障失败，则更改对所述插值半径设置的势函数参数的参数值，并返回执行所述按照设置的势函数参数的参数值，通过仿真模型进行避障仿真，得到仿真结果的步骤；若所述仿真结果表示避障成功，则记录所述插值半径以及对所述插值半径设置的势函数参数的参数值。5.根据权利要求4所述的协同避障方法，其特征在于，所述选取插值半径之前，还包括：根据对集群队形影响的动态响应特性，分别确定集群中各个成员之间的引力势函数参数的参数值和斥力势函数参数的参数值；根据对集群中领航者的跟踪动态响应特性，分别确定领航者位置引力势函数参数的参数值、领航者速度引力势函数参数的参数值、领航者速度斥力势函数参数的参数值；其中，所述更改对所述插值半径设置的势函数参数的参数值包括：更改领航者位置引力势函数参数的参数值、障碍物斥力...

【专利技术属性】
技术研发人员：周钊，宋亮，
申请(专利权)人：北京润科通用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11