控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无人机协同控制技术领域，特别涉及一种控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备以及存储介质，该方法包括：获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，状态信息包括飞行角度、飞行速度以及位置坐标；根据目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算碰撞锥区域的边界值；根据目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的运动模型，获取目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；根据冲突消解结果，控制目标无人机和相邻无人机进行避让操作，有效改善了基于飞行规则协调机制的盲目性，能够大幅消除大量无人机在局部环境中飞行存在的混乱场景，提高了空中交通效率。高了空中交通效率。高了空中交通效率。

【技术实现步骤摘要】
控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及无人机协同控制
，特别涉及是一种控制无人机进行避让操作的方 法、装置、设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]由于无人机具有非接触式操作的优点，且能够灵活完成许多与日常生活相关的运输、检 查和表演等任务，因此无人机的相关应用在当下越来越有吸引力。人们期望无人机能够进入 城市低空空域为城市居民的日常生活提供更多支撑。在城市低空空域复杂环境中广泛运用无 人机，需要解决的关键问题之一是无人机在空中运行时的空域冲突检测和消解，以保证多个 无人机在执行任务时保持安全间隔，高效完成任务。
[0003]当前研究人员在分散式冲突消解问题上的研究取得了很多富有成效的研究成果。目前的 方法主要有反应式方法与分布式协调优化方法，反应式方法是基于运动物体之间保持安全间 距的约束条件设计的飞行协调方法，较少考虑到无人机所执行的任务，基于这类方法生成的 冲突消解策略通常会使无人机航迹产生较大幅度的偏差，客观上导致无人机任务效率低，且 会造成空中交通混乱。分布式协调优化方法，主要有基于互惠式的速度障碍方法以及最优互 惠式避撞方法，虽然能够在单次调节中让无人机尽量减少机动幅度，但是当大量无人机发生 冲突时仍然会因为短视造成空中交通混乱的局面，因此当空中无人机数量较多时该方法仍然 无法有效降低无人机的总体避让消耗。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的在于，提供一种控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备以 及存储介质，具体如下：
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种控制无人机进行避让操作的方法，包括以下步骤：
[0006]获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、飞行 速度以及位置坐标；
[0007]根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算所述碰撞锥区 域的边界值；
[0008]根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的运动模型，获取所述 目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；
[0009]根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。
[0010]第二方面，本申请实施例提供了一种无人机避让装置，包括：
[0011]获取模块，用于获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括 飞行角度、飞行速度以及位置坐标；
[0012]边界值计算模块，用于根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域， 并计算所述碰撞锥区域的边界值；
[0013]冲突消解结果计算模块，用于根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以 及预设的运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；
[0014]执行模块，用于根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操 作。
[0015]第三方面，本申请实施例提供了一种设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储 器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第 一方面所述控制无人机进行避让操作的方法的步骤。
[0016]第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述 计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的控制无人机进行避让操作的方法的步骤。
[0017]在本申请实施例中，提供一种控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备以及存储介 质，有效改善了基于飞行规则协调机制的盲目性，能够大幅消除大量无人机在局部环境中飞 行存在的混乱场景，提高了空中交通效率。
[0018]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。
附图说明
[0019]图1为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的流程示意图；
[0020]图2为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中S2的流程示意图；
[0021]图3为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中S21的流程示意图；
[0022]图4为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中S21的流程示意图；
[0023]图5为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中S214的流程示意图；
[0024]图6为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中S4的流程示意图；
[0025]图7为本申请另一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中S4的流程示意图；
[0026]图8为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的规避示意图，
[0027]图9为本申请一个实施例提供的无人机避让装置的结构示意图；
[0028]图10为本申请一个实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0029]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时， 除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述 的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书 中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0030]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。
在本申 请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形 式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包 含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0031]应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信 息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申 请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信 息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……ꢀ
时”或“响应于确定”。
[0032]请参阅图1，图1为本申请一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的流程示 意图，所述方法包括如下步骤：
[0033]S1：获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、 飞行速度以及位置坐标。
[0034]所述控制无人机进行避让操作的方法的执行主体为控制无人机进行避让操作的方法的 控制设备(以下简称控制设备)，在一个可选的实施例中，所述控制设备可以是一台计算机 设备可以是服务器，或是多台计算机设备联合而成的服务器机群。
[0035]控制设备可以获取用户输入的目标无人机以及相邻无人机的状态信息，也可以从预设的 数据库中获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、 飞行速度以及位置坐标。
[0036]所述目标无人机可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制无人机进行避让操作的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、飞行速度以及位置坐标；根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算所述碰撞锥区域的边界值；根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。2.根据权利要求1所述的控制无人机进行避让操作的方法，其特征在于，所述根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算所述碰撞锥区域的边界值，包括步骤：根据所述目标无人机与相邻无人机的位置坐标以及复合安全距离计算算法，获取复合安全距离，其中，所述安全距离约束方程为：r
s
‑
||P
i
(t)
‑
P
j
(t)||≤0式中，r
s
为所述复合安全距离，r
s
＝max(r
i
,r
j
)，r
i
与r
j
分别所述目标无人机与相邻无人机的安全半径；P
i
(t)、P
j
(t)分别为所述目标无人机与相邻无人机的位置坐标，||.||是欧几里得范数；根据所述目标无人机和相邻无人机的位置坐标、复合安全距离以及预设的边界值计算算法，获取所述碰撞锥区域的边界值，其中，所述边界值计算算法为：式中，k为所述边界值，包括第一边界值k1以及第二边界值k2；为所述目标无人机相对于所述相邻无人机的位置坐标的横向分量，为所述目标无人机相对于所述相邻无人机的位置坐标的纵向分量，r
s
为安全距离，r
s
＝max(r
i
,r
j
)，r
i
与r
j
分别所述目标无人机与相邻无人机的安全半径。3.根据权利要求1所述的控制无人机进行避让操作的方法，其特征在于，所述根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果，包括步骤：根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，获取所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识，所述机间关系标识包括既有冲突以及潜在冲突，以及获取与所述既有冲突相关联的飞行权；根据所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识以及与所述既有冲突相关联的飞行权，将所述目标无人机和相邻无人机的状态信息和边界值输入至所述运动模型中的机动角度关系式，分别获取第一机动角度约束和第二机动角度约束，所述第一机动角度约束为与所述既有冲突相关联的目标无人机与相邻无人机的机动角度约束，所述第二机动角度约束为与所述潜在冲突相关联的目标无人机与相邻无人机的机动角度约束，其中，所述机动角度关系式为：
式中，k为所述边界值，v
i
为所述目标无人机的飞行速度，v
j
为所述相邻无人机的飞行速度，φ
i
为所述目标无人机的飞行角度，φ
j
为所述相邻无人机的飞行角度，为所述目标无人机的机动角度，为所述相邻无人机的机动角度；根据所述目标无人机和相邻无人机的第一机动角度约束以及第二机动角度约束，求解所述第一机动角度约束与第二机动角度约束的重合部分，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果，其中，所述冲突消解结果包括冲突消解成功结果以及冲突消解失败结果。4.根据权利要求1所述的控制无人机进行避让操作的方法，其特征在于：所述既有冲突包括汇合冲突、正面冲突以及超越冲突，所述与所述既有冲突相关联的飞行权包括第一飞行权以及第二飞行权，所述第一飞行权为与所述汇合冲突相关联的飞行权，所述第二飞行权为与所述超越冲突相关联的飞行权。5.根据权利要求4所述的控制无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，俞祝良，顾正晖，王新，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：