[发明专利]无人机避障方法及系统、无人机集群避障方法及系统

说明书

本发明提供了一种无人机避障方法及系统、无人机集群避障方法及系统，主要包括：获取动态障碍物的位置信息；基于所述位置信息和拟线性变参模型，反演预测所述动态障碍物的飞行轨迹；基于所述飞行轨迹，确定无人机与所述动态障碍物之间的碰撞时间区间；基于所述碰撞时间区间，确定所述无人机是否进入碰撞区域，并当所述无人机进入所述碰撞区域时，根据所述无人机与所述动态障碍物之间的相对位置，选择相应的避障方案。本发明无需建模，只需要根据基于位置信息和拟线性变参模型，就能够反演预测动态障碍物的飞行轨迹，达到精准预测动态障碍物的移动轨迹，精准避障的目的。

技术领域

本发明涉及无人机动态避障技术领域，特别是涉及一种无人机避障方法及系统、无人机集群避障方法及系统。

背景技术

当前，无人机在基础设施检测、地下矿藏探测、事故搜救、测绘和精准农业等多个应用领域中均展现出广阔的应用前景。一般场景下，无人机飞行任务是不考虑动态障碍物的影响，但实际情况恰恰相反，飞行事故往往也是动态障碍物造成，因此在复杂环境中需要多机编队协同飞行，共同应对不明飞行物，而无人机编队需要确定动态障碍物的移动轨迹。

在无人机动态避障技术领域，主要采用非线性预测模型来预测移动障碍物轨迹，但是此方法局限于非线性预测模型，不适用于预测未知障碍物及其未知轨迹的动态障碍物。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机避障方法及系统、无人机集群避障方法及系统，能够精准预测动态障碍物的移动轨迹，并达到精准避障的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无人机避障方法，包括：

获取动态障碍物的位置信息；

基于所述位置信息和拟线性变参模型，反演预测所述动态障碍物的飞行轨迹；

基于所述飞行轨迹，确定无人机与所述动态障碍物之间的碰撞时间区间；

基于所述碰撞时间区间，确定所述无人机是否进入碰撞区域，并当所述无人机进入所述碰撞区域时，根据所述无人机与所述动态障碍物之间的相对位置，选择相应的避障方案。

可选的，所述获取动态障碍物的位置信息，具体包括：

基于激光雷达和双目相机共同获取动态障碍物的位置信息。

可选的，所述基于所述位置信息和拟线性变参模型，反演预测所述动态障碍物的飞行轨迹，具体包括：

基于拟线性变参模型确定动态障碍物飞行轨迹所满足的状态方程；

基于所述位置信息计算动态障碍物加速度和动态障碍物速度；所述位置信息至少包括连续采集的5个位置点信息；

根据所述状态方程、所述动态障碍物加速度和所述动态障碍物速度，计算所述动态障碍物的系统参数和推力加速度；

根据所述动态障碍物的系统参数和推力加速度，反演预测所述动态障碍物的飞行轨迹。

可选的，所述基于所述飞行轨迹，确定无人机与所述动态障碍物之间的碰撞时间区间，具体包括：

基于所述飞行轨迹，计算全局任一维度下无人机与所述动态障碍物的动态距离；

在标定维度下，将所述动态距离小于碰撞区距离的时间区间确定为局部时间区间；所述标定维度为任一维度；

将所有所述局部时间区间进行并集操作，构成碰撞时间区间。

可选的，所述基于所述碰撞时间区间，确定所述无人机是否进入碰撞区域，具体包括：

判断不同维度下的所述局部时间区间之间是否有交集；

若是，则所述无人机进入碰撞区域；