一种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避障方法及装置，本发明专利技术中在计算势函数形状参数时，使用到了避障数据，避障数据包括所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据，即在确定避障数据时，考虑了动态障碍物的运动速度，进而考虑动态障碍物的运动速度对生成的避障指令的影响，提高动态障碍物的避障效果。

A Method and Device for Obstacle Avoidance

The present invention provides an obstacle avoidance method and device. In calculating the shape parameters of potential function, obstacle avoidance data is used. The obstacle avoidance data includes the movement data of obstacles in the flight process of the UAV. In determining the obstacle avoidance data, the velocity of dynamic obstacles is considered, and then the influence of the velocity of dynamic obstacles on the generated obstacle avoidance instructions is considered. To improve the obstacle avoidance effect of dynamic obstacles.

【技术实现步骤摘要】
一种避障方法及装置
本专利技术涉及无人机领域，更具体的说，涉及一种避障方法及装置。
技术介绍
在飞行过程中，无人机在探测到飞行路线上存在障碍物时需要进行避障飞行，绕过障碍物继续向目的地飞行。目前，避障指令生成通常采用势函数避障法，势函数避障法实现简单、能够在嵌入式设备上实现实时运算，因此应用较多。常规的势函数避障方法在处理动态障碍物时，将动态障碍物当做静态障碍物进行处理，未考虑动态障碍物的运动速度对生成的避障指令的影响，进而使得针对动态障碍物的避障效果较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种避障方法及装置，以解决势函数避障方法针对动态障碍物的避障效果较差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种避障方法，包括：获取避障数据；所述避障数据包括无人机飞行过程中的运动数据和所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据；基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角；根据所述夹角，确定避障修正系数；其中，所述避障修正系数用于对所述无人机的避障运动方向进行修正；根据所述避障修正系数、所述势函数形状参数和所述避障数据，确定避障速度指令。可选地，所述避障数据包括无人机的第一位置信息和第一速度信息、障碍物的第二位置信息、第二速度信息和障碍物半径。可选地，所述势函数形状参数包括x轴形状参数和y轴形状参数；相应的，基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角，包括：将所述障碍物半径作为所述x轴形状参数的数值；根据所述第一速度信息、所述第二速度信息和所述障碍物半径，计算得到所述y轴形状参数的数值；根据所述第二速度信息，计算得到所述障碍物的运动方向与y轴的夹角。可选地，根据所述夹角，确定避障修正系数，包括：计算所述夹角的正弦值和余弦值；将包括所述正弦值、所述余弦值和所述正弦值的负数的矩阵作为所述避障修正系数。可选地，根据所述避障修正系数、所述势函数形状参数和所述避障数据，确定避障速度指令，包括：根据所述势函数形状参数、所述避障数据以及预设势函数公式，计算得到势函数的数值；根据所述势函数的数值和所述避障修正系数，计算得到避障速度信息，并生成避障速度指令。一种避障装置，包括：数据获取模块，用于获取避障数据；所述避障数据包括无人机飞行过程中的运动数据和所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据；计算模块，用于基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角；第一确定模块，用于根据所述夹角，确定避障修正系数；其中，所述避障修正系数用于对所述无人机的避障运动方向进行修正；第二确定模块，用于根据所述避障修正系数、所述势函数形状参数和所述避障数据，确定避障速度指令。可选地，所述避障数据包括无人机的第一位置信息和第一速度信息、障碍物的第二位置信息、第二速度信息和障碍物半径。可选地，所述势函数形状参数包括x轴形状参数和y轴形状参数；相应的，所述计算模块包括：第一确定子模块，用于将所述障碍物半径作为所述x轴形状参数的数值；第一计算子模块，用于根据所述第一速度信息、所述第二速度信息和所述障碍物半径，计算得到所述y轴形状参数的数值；第二计算子模块，用于根据所述第二速度信息，计算得到所述障碍物的运动方向与y轴的夹角。可选地，所述第一确定模块包括：第三计算子模块，用于计算所述夹角的正弦值和余弦值；第二确定子模块，用于将包括所述正弦值、所述余弦值和所述正弦值的负数的矩阵作为所述避障修正系数。可选地，所述第二确定模块包括：第四计算子模块，用于根据所述势函数形状参数、所述避障数据以及预设势函数公式，计算得到势函数的数值；第五计算子模块，用于根据所述势函数的数值和所述避障修正系数，计算得到避障速度信息，并生成避障速度指令。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种避障方法及装置，本专利技术中在计算势函数形状参数时，使用到了避障数据，避障数据包括所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据，即在确定避障数据时，考虑了动态障碍物的运动速度，进而考虑动态障碍物的运动速度对生成的避障指令的影响，提高动态障碍物的避障效果。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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种避障方法的方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种避障方法的场景示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种避障方法的方法流程图；图4为本专利技术实施例提供的再一种避障方法的方法流程图；图5为本专利技术实施例提供的避障效果示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种避障装置的结构示意图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅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提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种避障方法，可以应用于无人机中的控制器，参照图1，避障方法可以包括：S11、获取避障数据；所述避障数据包括无人机飞行过程中的运动数据和所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据。优选地，避障数据可以包括：无人机的第一位置信息和第一速度信息、障碍物的第二位置信息、第二速度信息和障碍物半径。无人机的第一位置信息包括无人机的二维位置xb,yb，第一速度信息为无人机的速度矢量障碍物的第二位置信息包括障碍物的二维位置xo,yo，第二速度信息为障碍物的速度矢量障碍物半径可以用R表示。其中，y轴方向为障碍物运动方向，x轴方向为垂直于障碍物运动方向的水平方向。具体的，采用GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)、INS(InertialNavigationSystem，惯性导航系统)等传感器组合进行无人机的二维位置xb,yb和速度矢量的获取，得到计算避障速度vd所需的xb,yb,采用雷达、光学相机等传感器组合进行动态障碍物二维位置xo,yo和速度矢量的获取，得到计算避障速度vd所需的xo,yo,基于雷达、光学相机的图像信息进行动态障碍物半径R的计算与估计，得到计算避障速度vd所需的R。S12、基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角；所述势函数形状参数包括x轴形状参数和y轴形状参数。其中，公式1为预设势函数公式，V为势函数，a为x轴形状参数、b为y轴形状参数，x为无人机与障碍物在x轴方向的位置差，y为无人机与障碍物在y轴方向的位置差。根据专利技术人对无人机的飞行状态进行分析发现，在障碍物运动方向上，有更大的碰撞趋势，因此将x轴、y轴对应的势函数形状参数a和b具有不同的数值，x轴形状参数a为基础数值，y轴形状参数b为在基础数值上叠加运动趋势附加项。当a、b不同时，常规势函数的形状从圆形变为椭圆形，采用椭圆形避障势函数差异化处理障碍物运动方向的避障强度和非运动方向的避障强度，使得本专利技术实施例能够更好地实现对动态障碍物的避障速度指令生成。S13、根据所述夹角，确定避障修正系数；其中，所述避障修正系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避障方法，其特征在于，包括：获取避障数据；所述避障数据包括无人机飞行过程中的运动数据和所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据；基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角；根据所述夹角，确定避障修正系数；其中，所述避障修正系数用于对所述无人机的避障运动方向进行修正；根据所述避障修正系数、所述势函数形状参数和所述避障数据，确定避障速度指令。

【技术特征摘要】
1.一种避障方法，其特征在于，包括：获取避障数据；所述避障数据包括无人机飞行过程中的运动数据和所述无人机飞行过程中的障碍物的运动数据；基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角；根据所述夹角，确定避障修正系数；其中，所述避障修正系数用于对所述无人机的避障运动方向进行修正；根据所述避障修正系数、所述势函数形状参数和所述避障数据，确定避障速度指令。2.根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，所述避障数据包括无人机的第一位置信息和第一速度信息、障碍物的第二位置信息、第二速度信息和障碍物半径。3.根据权利要求2所述的避障方法，其特征在于，所述势函数形状参数包括x轴形状参数和y轴形状参数；相应的，基于所述避障数据，计算势函数形状参数、所述障碍物的运动方向与y轴的夹角，包括：将所述障碍物半径作为所述x轴形状参数的数值；根据所述第一速度信息、所述第二速度信息和所述障碍物半径，计算得到所述y轴形状参数的数值；根据所述第二速度信息，计算得到所述障碍物的运动方向与y轴的夹角。4.根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，根据所述夹角，确定避障修正系数，包括：计算所述夹角的正弦值和余弦值；将包括所述正弦值、所述余弦值和所述正弦值的负数的矩阵作为所述避障修正系数。5.根据权利要求3所述的避障方法，其特征在于，根据所述避障修正系数、所述势函数形状参数和所述避障数据，确定避障速度指令，包括：根据所述势函数形状参数、所述避障数据以及预设势函数公式，计算得到势函数的数值；根据所述势函数的数值和所述避障修正系数，计算得到避障速度信息，并生成避障速度指令。6.一种避障装置，其特征在于，包括：数...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亮，徐秀峰，周钊，齐海超，
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