一种基于速度障碍的感知约束下多无人机协同避碰方法技术

本发明专利技术提出一种基于速度障碍的感知约束下多无人机协同避碰方法，在多个旋翼无人机组成的分布式多无人机系统中，设计协同避碰算法，使无人机基于观测的状态信息(位置、速度)实现交互避碰，只基于观测信息实现避碰，这使得多无人机系统更为灵活，基于观测信息建立的避碰算法能够提高系统的安全性、鲁棒性，减少了系统对于通信的依赖，使得多无人机系统在复杂环境下具有更好的适应能力。杂环境下具有更好的适应能力。杂环境下具有更好的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA).IEEE，2017，pp.1922
‑
1927.)基于一种速度选择受限的方法实现了带有感知约束的多无人机避碰，但是设计的方法对无人机平台的灵活性有较大限制，且使得系统的可扩展性变差。

技术实现思路

[0009]本专利技术提出了一种基于速度障碍的分布式多无人机系统协同避碰方法，每个无人机仅基于局部观测获取外界信息，引入改进的速度障碍算法，使得无人机在受到感知约束的条件下仅基于局部观测信息就可以实现协同避碰。
[0010]一种基于速度障碍的分布式多无人机系统协同避碰方法，包括：。
[0011]步骤1、针对无人机系统中各个无人机，生成初始运动轨迹；
[0012]步骤2、基于观测信息的实时协同避碰，具体包括：
[0013]步骤21、假设存在无人机i和无人机j，其机体半径为r，视野角大小为FOV；无人机i自身飞行速度为v
i
，且在飞行过程中观测到无人机j的位置信息p
j<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于速度障碍的分布式多无人机系统协同避碰方法，其特征在于，包括：。步骤1、针对无人机系统中各个无人机，生成初始运动轨迹；步骤2、基于观测信息的实时协同避碰，具体包括：步骤21、假设存在无人机i和无人机j，其机体半径为r，视野角大小为FOV；无人机i自身飞行速度为v
i
，且在飞行过程中观测到无人机j的位置信息p
j
，速度信息v
j
和机头朝向信息ψ
j
；基于观测信息，协同模式函数定义为：当g(p，ψ)≥0时，两个无人机为互相观测模式；当g(p，ψ)＜0时，无人机i对无人机j单方面观测，即单向观测模式；步骤22、根据观测信息，视野向量场函数定义为：其中，为无人机i在机身坐标系中x轴方向的单位向量，是观测速度v
j
的转置，是无人机j的位置信息p
j
在无人机i机身坐标系x轴上的分量，h(p
j
)，c(p
j
)是始终大于0的标量函数；当VVF返回的函数值大于0时，无人机i和无人机j存在潜在的碰撞风险；当函数值小于或等于0时，两个无人机无碰撞风险；步骤23、在判断可能存在碰撞风险后，通过如下步骤实现协同避碰：步骤231、基于观测信息生成相对速度障碍集，当观测模式为双向观测时，相对速度障碍集计算如下表达式：计算如下表达式：其中，u为向无人机输出的控制量，即速度改变量；argmin表示取函数的最小值，为不可行速度集合的边界，||
·
||表示取模运算；相对速度障碍集为基于控制量u构造的无碰撞速度集合，其几何形状为一个半平面；n为垂直于该半平面的法向量；τ为规划器的执行时间；当观测模式为单向观测时，如果VVF返回值为c(p
j
)，相对速度障碍集计算如下表达式为：v
i
＝v
i
‑
λ1v
i
‑
λ2v
jj
如果VVF返回值为则相对速度障碍集计算如下表达式为：
u＝
‑
λ3v
i
其中λ1，λ2，λ3为正实数；步骤232、生成安全速度集合其中v
max
为最大容许速度，∩表示取交集；D(0，v
max
)＝{p|||p
‑
0||＜v
max
}；p表示所有满足要求的速度向量；步骤233、在生成的安全速...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆凯，李若成，赵维鹏，赵欣悦，方浩，陈杰，辛斌，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：