[发明专利]针对动态目标的编队避障方法

说明书

本发明公开了一种针对动态目标的编队避障方法，包括：识别障碍物并进行标记，获得障碍物点集；计算动态目标点集和编队内的非本机智能体点集内所有的点相对于本机点的速度锥范围；基于速度锥范围判断是否发生碰撞；若判断至少存在一个动态目标将会发生碰撞，则重新规划航线；若判断已经发生碰撞，则执行逃逸模式；若判断不存在碰撞的动态目标，则继续执行编队。本发明中基于速度锥利用到本机与障碍物点之间的角度关系及速度关系进行计算，计算效率高能够有效的应用于编队控制中针对运动障碍物的避障工况，可实时进行避障规划，避障路线是连续的，不存在路径尖角畸变，不需要进行路径的二次平顺，实用性强。

技术领域

本发明涉及多智能体编队避障领域，更具体的，涉及一种基于速度锥准则的动态目标编队避障方法。

背景技术

随着无人机和无人车等智能体应用的兴起，智能控制领域逐渐转向低成本、大规模的集群协同控制。集群协同控制可以实现单体无法实现的群体智能，具有更广阔的侦查视野和更有价值的载荷能力，同时还具有节约成本、提高容错度、执行任务更加机动灵活等特点。

在集群协同控制领域，主要考虑以下问题：如单体动力学建模、单体控制、编队控制、路径规划、障碍规避、任务分配等，其中障碍规避，也就是避障，是实现上层任务决策的基础。只有做好避障，才能保证编队智能体不会因为碰撞受损，才能确保决策的有效执行及编队队形的实现。

现有技术针对实时避障中直接给出可行轨迹的研究比较薄弱，特别是针对动态目标的编队避障方法，计算效率低，实用性不强，不能高效应对复杂场景。

因此，需要提供一种针对动态目标的编队避障方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种针对动态目标的编队避障方法，通过利用本机与障碍物点之间的角度关系及速度关系进行实时运算、实时避障规划，规划路径不存在畸变，计算效率高，实用性强，能够高效应对复杂场景。

本发明的目的在于提供一种针对动态目标的编队避障方法，该方法包括：

识别障碍物并进行标记，获得障碍物点集，其中，障碍物点集包括动态目标点集和编队内的非本机智能体点集；

计算动态目标点集和编队内的非本机智能体点集内所有的点相对于本机点的速度锥范围；

基于速度锥范围判断是否发生碰撞，并执行以下步骤：

若判断至少存在一个动态目标将会发生碰撞，则重新规划航线；

若判断已经发生碰撞，则执行逃逸模式；

若判断不存在碰撞的动态目标，则继续执行编队。

可选地，本机标记为P₀，动态目标点集标记为A，编队内的非本机智能体点集标记为P，其中计算动态目标点集A和编队内的非本机智能体点集P内所有的点相对于本机P₀的速度锥范围包括：

确定动态目标点集A中一动态目标的安全半径d_a；

确定本机P₀的安全半径d_p；

确定该动态目标的安全圈，安全圈的圆心为该动态目标的坐标，安全圈的半径为动态目标的安全半径d_a与本机P₀的安全半径d_p的叠加之和；

确定速度锥的边界为本机P₀到该动态目标的安全圈的两条切线；及

根据动态目标A的安全圈及速度锥的边界确定速度锥范围。

进一步可选地，基于速度锥范围判断是否发生碰撞包括：

确定动态目标的运动速度v_a；