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无人机控制方法及无人机控制装置制造方法及图纸

技术编号:34963400 阅读:44 留言:0更新日期:2022-09-17 12:43
本公开提供了一种无人机控制方法及无人机控制装置。该方法包括根据障碍物的第一位置信息和栅格地图中与障碍物对应的体素的第二位置信息,对栅格地图进行更新,得到目标栅格地图;根据多个目标边界体素聚类,确定无人机在每个目标边界体素聚类中的导航点;根据无人机的当前位置和无人机在每个导航点的位姿,确定无人机的当前位置和多个导航点之间的代价矩阵;根据代价矩阵确定无人机的初始飞行路径;针对每个初始子飞行路径,根据多组随机生成的控制噪声集合、初始控制序列和无人机的当前状态集合,确定目标控制序列。确定目标控制序列。确定目标控制序列。

【技术实现步骤摘要】
无人机控制方法及无人机控制装置


[0001]本公开涉及自动化控制
,更具体地,涉及一种无人机控制方法、无人机控制装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。

技术介绍

[0002]近年来,无人机凭借其优越的机动性在工业检测、交通监控、灾后搜救和信息探测等领域表现出十分理想的效果。由于无人机具有更高效、更节能的平移路径,同时在运动过程中具有比地面机器人更不受限制的偏航变向能力的特点,因此,在用于探测的机器人中,无人机具有极大的优势。
[0003]在无人机执行探测任务的过程中,无人机需要面对初始完全未知的地图环境进行规划与信息收集,而相机具有有限视场角特性,即仅能观察到无人机前方的有限角度、有限距离内的物体,且相机往往与无人机结构固连,这意味着无人机的感知信息和其规划的轨迹与偏航角息息相关。因此,无人机主动规划生成安全无碰撞,同时最大化探测效率的轨迹是无人机自主完成探测任务的关键。
[0004]在实现本公开构思的过程中,专利技术人发现相关技术中至少存在如下问题:现有技术中无人机按照飞行轨迹进行对未知空间进行探测时的探测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机控制方法,包括:根据障碍物的第一位置信息和栅格地图中与所述障碍物对应的体素的第二位置信息,对所述栅格地图进行更新,得到目标栅格地图,其中,所述第一位置信息是根据从所述无人机的拍摄装置实时获取的深度图像确定的,所述目标栅格地图包括多个表征所述目标栅格地图边界的目标边界体素聚类;根据多个所述目标边界体素聚类,确定所述无人机在每个所述目标边界体素聚类中的导航点;根据所述无人机的当前位置和所述无人机在每个所述导航点的位姿,确定所述无人机的当前位置和多个所述导航点之间的代价矩阵;根据所述代价矩阵确定所述无人机的初始飞行路径,其中,所述初始飞行路径包括多个初始子飞行路径,每个所述初始子飞行路径包括多个步长的轨迹,所述多个初始子飞行路径是依据所述当前位置和每个所述导航点的导航点位置进行划分的;针对每个所述初始子飞行路径,根据多组随机生成的控制噪声集合、初始控制序列和所述无人机的当前状态集合,确定目标控制序列,其中,所述控制噪声集合用于对所述初始子飞行路径中每一步长对应的飞行路径进行路线偏移处理,所述目标控制序列用于控制所述无人机的飞行,所述当前状态集合包括表征所述无人机的飞行状态。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据障碍物的第一位置信息和栅格地图中与所述障碍物对应的体素的第二位置信息,对所述栅格地图进行更新,得到目标栅格地图,包括:在第一距离小于目标距离范围的情况下,将所述栅格地图确定为过渡栅格地图,其中,所述第一距离表征所述第一位置信息与所述无人机之间的距离,所述目标距离范围表征第二距离与距离误差之和,第二距离表征所述第二位置信息与所述无人机之间的距离;在所述第一距离大于所述目标距离范围的情况下,提高所述栅格地图中所述体素为空闲状态的概率,以得到所述过渡栅格地图,其中,所述空闲状态表征所述体素未被障碍物占据的状态;在所述第一距离等于所述目标距离范围的情况下,提高所述栅格地图中所述体素为占据状态的概率,以得到所述过渡栅格地图;对所述过渡栅格地图的地图边界进行更新,得到所述目标栅格地图,其中,所述目标栅格地图包括多个所述目标边界体素聚类。3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述对所述过渡栅格地图的地图边界进行更新,得到所述目标栅格地图,包括:根据所述拍摄装置的视场角在所述过渡栅格地图上确定一个边界更新范围和与所述边界更新范围相关的原有地图边界,其中,所述原有地图边界包括多个初始边界体素聚类,多个所述初始边界体素聚类不重叠且每个所述初始边界体素聚类中的体素的数量小于等于预设数量;针对每个所述初始边界体素聚类,在所述初始边界体素聚类与所述边界更新范围存在交集的情况下,利用区域生长法处理所述边界更新范围内的所有体素,以确定多个新的边界体素;对所述多个新的边界体素进行聚类分割处理,得到与所述视场角对应的新的地图边
界,其中,所述新的地图边界包括多个所述目标边界体素聚类;根据所述新的地图边界和所述过渡栅格地图,生成所述目标栅格地图。4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述利用区域生长法处理所述边界更新范围内的所有体素,以确定多个新的边界体素,包括:在所述边界更新范围内的一个第一体素的概率大于预设概率且与所述第一体素关联的多个第二体素的概率均小于所述预设概率的情况下,将所述第一体素确定为一个所述新的边界体素。5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据多个所述目标边界体素聚类,确定所述无人机在每个所述目标边界体素聚类中的导航点,包括:针对每个所述目标边界体素聚类,对所述目标边界体素聚类进行均值采样处理,得到位姿集合,其中,所述位姿集合包括与所述无人机多个视点对应的多个位姿;将与观测数量最大的所述视点确定为一个所述导航点,其中,所述观测数量表征在所述视点处能够观测到所述目标边界体素聚类中体素的数量。6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据所述无人机的当前位置和所述无人机在每个所述导航点的位姿,确定所述无人机的当前位置和多个所述导航点之间的代价矩阵,包括:根据所述无人机的当前位置和每个所述导航点的导航点位置、第一导航路径以及所述无人机在每个所述导航点的位姿,确定所述无人机的当前位置到每个所述导航点的初始代价;根据多个所述初始代价和与每个所述导航点相关的运动一致性代价,确定所述当前位置到每个所述导航点的第一代价,其中,所述运动一致性代价是根据所述当前位...

【专利技术属性】
技术研发人员:宗群王卓张秀云谌宏鸣
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:

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