[发明专利]一种基于凸点平移的无人机动态避障方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种基于凸点平移的无人机动态避障方法、系统、设备及介质，其目的在于解决现有技术中无人机在避障时存在的安全性较低、实时性较差的技术问题。在避障时不考虑从障碍物的上方或下方绕过障碍物，仅考虑从障碍物的左侧或右侧绕过障碍物，避障计算时去掉高程值，仅计算了横纵坐标；先将障碍物转换为凸多边形障碍区域，并向外进行膨胀得到危险飞行区域，然后判断危险飞行区域与航行线路是否存在交点，判断是否需要在航行线路中增加中间路径点。避障计算时去掉了高程值，只保留横纵坐标，避障计算的计算量大幅减小,无人机避障的实时性显著提高；对障碍区域进行膨胀处理，充分考虑无人机飞行的安全距离，无人机避障的安全性也大大提高。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及无人机的避障方法，尤其涉及一种基于凸点平移的无人机动态避障。

背景技术

无人机路径规划的目的是在未知或已知障碍物信息和硬件条件的约束下，规划当前位置和目标地址之间的最优路径。无人机一般分为旋翼无人机与固定翼无人机，固定翼无人机，速度快，在低空飞行时出现障碍物或者障碍区域，容易受到损伤。目前无人机使用大多数为多无人机协同工作，而非单个无人机独立工作，多无人机协同飞行或者按照编队飞行，也需要考虑无人机间的防撞，但由于固定翼无人机的速度较快，因此对于避障算法的安全性与实时性要求较高。

现有技术中，无人机主要通过位置坐标等方式来实现避障，并协助有视觉、红外近场等技术。

比如，申请号为202310186079.0的发明专利申请就公开了一种林下避障无人机的避障方法，其是利用主从处理器协同+双目视觉摄像头以及激光传感器进行避障处理；将处理结果传输到主处理器，主处理器根据协处理器数据进行避障处理；无人机根据目标坐标和本身坐标位置首先制定出预定路径，然后利用主处理器中的结果避障，重新规划路径，规划路径原则为到目标位置路线最短；采取对双目摄像头的图像进行叠加方法计算出前方物体的距离和方位，避障同时利用蚁群算法进行路径规划处理，得出到达目标的最优路线。

再比如，申请号为202310272598.9的发明专利申请就公开了一种无人机动态避障方法及系统，其是通过定期检测时域窗口内预规划路径上是否存在突发障碍物，如果存在，获取障碍物边缘特征点；根据障碍物边缘特征点和无人机最大转弯角度，去除障碍物前的不安全航路点，添加避障航路点绕过障碍物；根据避障航路点和无人机最大转弯角度，更新障碍物后的航路点，得到时域窗口内的新规划路径；当无人机飞过任一航路点，滚动时域窗口，添加新的预规划航路点，通过上一步骤定期检测滚动后的时域窗口内预规划路径上是否存在突发障碍物。实现了资源和时限受限时无人机的快速避障。

但是，现有技术中，在通过位置坐标进行避障计算时，是获取无人机、障碍物的立体坐标，并将立体坐标数据导入后续的避障算法中，这样必然就造成了算法的计算量大大增加、避障的实时性也大大延迟，无人机航线的安全性也就大幅降低。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术中固定翼无人机在避障时存在的安全性较低、实时性较差的技术问题，本发明提供一种基于凸点平移的无人机动态避障方法、系统、设备及介质，在不考虑爬升或俯冲从障碍物的上方或下方绕过障碍物、仅考虑从障碍物的左侧或右侧规划子路径点，绕过障碍物，提高固定翼无人机避障的安全性和实时性。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于凸点平移的无人机动态避障方法，包括如下步骤：

对于已知障碍物的坐标边界点，去除凹点，得到去除凹点后的凸多边形障碍区域，将凸多边形障碍区域向外进行膨胀，得到无人机的危险飞行区域；其中，膨胀距离为无人机与障碍区域保持的安全距离d；

根据无人机当前位置的横纵坐标以及下一航点的横纵坐标，判断无人机在当前位置沿直线飞行到下一航点的预期航行路线是否与危险飞行区域的边界存在交点；若无交点、有一个交点或者与危险飞行区域的边界中的一条边重合，则无人机按照预期航行路线飞行；若存在两个交点，则生成新的航行路线；