[发明专利]一种基于鸽子被动式避障飞行的无人机避障导引方法

权利要求书

1.一种基于鸽子被动式避障飞行的无人机避障导引方法，其特征在于：该方法的实现步骤如下：

步骤一：初始化

随机生成无人机在初始时刻的二维空间位置(X,Y)、飞行速度V、航向角ψ；随机生成二维空间内的n个圆形障碍，每个障碍的圆心坐标为(x_i,y_i)，半径均为r，其中i＝1,2,...,n为障碍的编号；设定仿真时间t＝1；

步骤二：感知并检测障碍

将无人机视为具有视场角限制θ_lim和感知距离限制R_lim的鸽子，其中0°＜θ_lim≤180°，R_lim＞0；鸽子可检测到位于有效感知区域内的障碍，鸽子的有效感知区域为一个扇形，该扇形的顶点为(X,Y)，半径为R_lim，圆心角为2θ_lim，顶点到弧线中点的方向与ψ一致；即当无人机与障碍i的距离R_i小于等于R_lim，且障碍i到无人机的连线与无人机航向间的夹角小于θ_lim时，无人机可检测到障碍i，其中

步骤三：制定避障策略

鸽子主要根据检测到的障碍间的缝隙制定避障策略；鸽子检测到的障碍间的缝隙可视为由无人机与障碍i间的距离R_i以及无人机航向角ψ与障碍角坐标θ_i间的差异来描述的量，鸽子的避障策略可视为下式所描述的无人机针对障碍i的避障角α_i：

其中

步骤四：航向导引

为保证飞行安全，鸽子会将自身的飞行方向对准最大缝隙；鸽子对准的最大缝隙角坐标可视为下式所描述的无人机期望航向角θ_aim：

θ_aim＝∑(θ_i+α_i) (2)

步骤五：航向控制

无人机航向控制器可描述为：

其中航向误差θ_e＝ψ-θ_aim，τ为视觉感知传感器时延，K_P、K_I和K_D分别为无人机航向比例控制增益、积分控制增益以及微分控制增益，K_S为惯性稳定控制增益；

步骤六：更新飞行状态

由航向角变化率更新无人机航向角ψ，并由下式更新无人机二维空间位置：

步骤七：判断是否结束仿真

仿真时间t＝t+1；若t大于最大仿真运行时间T_max，则仿真结束并绘制无人机避障飞行轨迹；否则，返回步骤二。