一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及路径规划领域，公开了一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统，该方法通过实时获取空间参数生成初始路径，对初始路径上的路径点进行扩展，生成并优化包围盒集合，从而得到飞行器的实时可行空间。飞行器在该可行空间内进行路径规划，能够降低飞行器与空间中障碍物的碰撞风险，且能够避免丢失跟踪目标。

A Feasible Space Generation Method, Device, Aircraft and Aircraft System

【技术实现步骤摘要】
一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统
本专利技术涉及路径规划领域，特别涉及一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统。
技术介绍
运动目标的识别和跟踪已经在无人机中得到广泛应用，目前的典型做法是通过移动终端或遥控终端给出跟踪目标的初始位置，然后飞行器通过各自的跟踪算法对目标进行跟踪。在具有高级避障功能的飞行器中，飞行器需要根据跟踪目标的位置和状态，在保持跟踪的前提下，避开障碍物，然后继续跟踪。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现以上相关技术中至少存在如下问题：现有路径规划中，多数只考虑了如何避免飞行路径与障碍物的碰撞，通常在跟踪到目标位置后，直接规划飞行器实时位置与目标位置之间的飞行路径，在飞行器靠近障碍物时才能够检测到障碍物，飞行器与空间中的障碍物碰撞风险较高。且通常在遇到障碍物后，需要重新规划飞行路径，此时由于障碍物遮挡，容易引起目标丢失的问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种应用于飞行路径规划的可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统，该方法能够解决飞行路径规划中的避障问题，解决跟踪目标容易丢失的问题，提高飞行器避障成功率。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术实施例中提供了一种可行空间生成方法，包括：实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点；根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径；将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合；优化所述包围盒集合，生成可行空间。在一些实施例中，所述实时获取所述空间参数包括：通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置；通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置；通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图；通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。在一些实施例中，所述根据所述空间参数和所述快速行进算法生成所述初始路径具体包括：查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态；根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度；根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。在一些实施例中，所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。在一些实施例中，所述根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的所述行进速度，包括：当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零；当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。在一些实施例中，所述当若所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在所述遮挡物，包括：当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零；当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。在一些实施例中，对于地图状态标记为自由状态的位置，所述行进速度的映射公式为v＝min(ex-1,vmax)其中，v为所述行进速度，x为所述位置距最近障碍物的距离，vmax为行进速度的最大值。在一些实施例中，所述飞行中继点至少为一个，则，所述根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径，包括：获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度；根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。在一些实施例中，所述将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成所述包围盒集合，包括：对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间；根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在遮挡信息；根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。在一些实施例中，所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。在一些实施例中，所述优化所述包围盒集合，包括：遍历所述包围盒集合；检查所述包围盒集合中的当前包围盒是否包含于某一包围盒；当所述当前包围盒包含于所述其余某一包围盒时，则从所述包围盒集合中删除所述当前包围盒。为解决上述技术问题，第二方面，本专利技术实施例中提供了一种可行空间生成装置，包括：参数获取模块，用于实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点；路径生成模块，用于根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径；包围盒获取模块，用于将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合；集合优化模块，用于优化所述包围盒集合，生成可行空间。在一些实施例中，所述参数获取模块用于：通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置；通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置；通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图；通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。在一些实施例中，所述路径生成模块用于：查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态；根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度；根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。在一些实施例中，所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。在一些实施例中，所述路径生成模块具体还用于：当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零；当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。在一些实施例中，所述路径生成模块还用于：当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零；当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。在一些实施例中，对于地图状态标记为自由状态的位置，所述行进速度的映射公式为v＝min(ex-1,vmax)其中，v为所述行进速度，x为所述位置距最近障碍物的距离，vmax为行进速度的最大值。在一些实施例中，所述飞行中继点至少为一个，则，所述路径生成模块还用于：获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度；根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。在一些实施例中，所述包围盒获取模块用于：对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间；根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在有遮挡的遮挡信息；根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。在一些实施例中，所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可行空间生成方法，其特征在于，包括：实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点；根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径；将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合；优化所述包围盒集合，生成可行空间。

【技术特征摘要】
1.一种可行空间生成方法，其特征在于，包括：实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点；根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径；将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合；优化所述包围盒集合，生成可行空间。2.根据权利要求1所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述实时获取所述空间参数,包括：通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置；通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置；通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图；通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。3.根据权利要求2所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述根据所述空间参数和所述快速行进算法生成所述初始路径，包括：查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态；根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度；根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。4.根据权利要求3所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。5.根据权利要求4所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的所述行进速度，包括：当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零；当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。6.根据权利要求5所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在所述遮挡物，包括：当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零；当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。7.根据权利要求6所述的可行空间生成方法，其特征在于，对于地图状态标记为自由状态的位置，所述行进速度的映射公式为v＝min(ex-1,vmax)其中，v为所述行进速度，x为所述位置距最近障碍物的距离，vmax为行进速度的最大值。8.根据权利要求3所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述飞行中继点至少为一个，则，所述根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径，包括：获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度；根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。9.根据权利要求2所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成所述包围盒集合，包括：对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间；根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在遮挡信息；根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。10.根据权利要求9所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。11.根据权利要求1所述的可行空间生成方法，其特征在于，所述优化所述包围盒集合，包括：遍历所述包围盒集合；检查所述包围盒集合中的当前包围盒是否包含于其余某一包围盒；当所述当前包围盒包含于所述其余某一包围盒时，则从所述包围盒集合中删除所述当前包围盒。12.一种可行空间生成装置，其特征在于，包括：参数获取模块，用于实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕浩，
申请(专利权)人：深圳市道通智能航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44