本申请公开了一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法、设备及介质，涉及路径规划领域，该方法包括：获取无人机数据，并基于无人机数据形成无人机的动态安全包络；基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径；采用人工势场法基于动态安全包络半径，得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力；确定虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度；基于虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度以及无人机的原始飞行状态，生成规避轨迹。本申请能够将人工势场法在三维空间进行推广，并针对动态安全包络进行优化，进而在提高动态安全包络下的多无人机碰撞规避轨迹规划实时性的同时，降低计算复杂度。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及路径规划领域，特别是涉及一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法、设备及介质。
技术介绍
1、近年来，以无人机为代表的低空小型飞行器快速普及，原本利用率低的低空空域迅速活跃起来，且在可预见的未来低空空域的利用会进一步的增加，各类有、无人飞行器使得空域飞行器密度较高。相比于传统飞行器巡航时所在的空域，飞行器较少、航线较为固定，便于宏观调控和统一管理；低空空域飞行器多、所有权复杂、航线混乱且带有随机性，同时会受到气球甚至一些高楼的影响，协调管理困难，需要飞行器自身进行规避障碍的轨迹规划。
2、目前用于评估、计算无人机碰撞问题的间距选择通常通过选取一规则图形代替来解决，如圆柱体、球体、立方体等，这种替代方式虽然方便计算评估，但是使得空域的利用效率降低，在日趋繁忙的低空空域并不适用。
3、人工势场法通过目的地、障碍物对机器人施加吸引与排斥的势力场来实现机器人的轨迹规划任务，虽然已经被广泛应用于二维平面内机器人与避障的轨迹规划，但是也没有任何将其应用在三维空间的相关描述。
4、因此，研究将人工势场法在三维空间进行推广，并针对动态安全包络进行优化，对提高动态安全包络下的多无人机碰撞规避轨迹规划的实时性、降低计算复杂度有着重要意义。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法、设备及介质，能够将人工势场法在三维空间进行推广，并针对动态安全包络进行优化，进而在提高动态安全包络下的多无人机碰撞规避轨迹规划实时性的同时，降低计算复杂度。</p>2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法，包括：
4、获取无人机数据，并基于所述无人机数据形成无人机的动态安全包络；所述无人机数据包括无人机的长度、无人机的宽度、无人机的高度、无人机的最大前飞速度、无人机的最大后飞速度、无人机的最大垂向爬升速度、无人机的空间位置、无人机的最大侧向移动速度和无人机的安全响应时间中的一种或多种；
5、基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径；
6、采用人工势场法基于所述动态安全包络半径，得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力；
7、确定虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度；
8、基于虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度以及无人机的原始飞行状态，生成规避轨迹。
9、可选地，获取无人机数据，并基于所述无人机数据形成无人机的动态安全包络，具体包括：
10、基于所述无人机数据构建无人机动态安全包络模型；
11、采用所述无人机动态安全包络模型形成无人机的动态安全包络。
12、可选地，基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径，具体包括：
13、获取以无人机为中心点的设定范围内障碍物的空间位置，并基于障碍物的空间位置得到障碍物相对于无人机的方位角；
14、采用所述无人机动态安全包络模型，基于所述方位角实时得到无人机在与所述方位角对应的方向上的安全包络半径；
15、将无人机在与所述方位角对应的方向上的安全包络半径作为在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径。
16、可选地，采用人工势场法基于所述动态安全包络半径，得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力，具体包括：
17、构建人工势场法模型，并将所述动态安全包络半径输入所述人工势场法模型，得到无人机受自障碍物的斥力势场；
18、基于无人机受自障碍物的斥力势场得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力。
19、可选地，所述多无人机碰撞规避轨迹规划方法还包括：
20、控制所述无人机沿所述规避轨迹运动，并在运动过程中，基于所述动态安全包络半径实时判断是否处于障碍物影响范围内，得到判断结果；
21、当所述判断结果为是时，返回执行基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径的步骤；
22、当所述判断结果为否时，完成碰撞规避运动。
23、可选地，所述人工势场法模型表示为：
24、；
25、式中，表示无人机受自障碍物的斥力势场，表示斥力势场系数，表示无人机到障碍物之间的距离，表示安全包络半径，表示作用系数。
26、可选地，无人机受到障碍物所作用的总虚拟排斥力表示为：
27、；
28、式中，表示无人机受到障碍物所作用的总虚拟排斥力，表示无人机受到第个障碍物所作用的虚拟排斥力，表示无人机到第个障碍物之间的距离，表示与第个障碍物相对于无人机的方位角对应的方向上的安全包络半径，表示背向无人机与第个障碍物连线方向上的单位矢量，表示以无人机为中心点的设定范围内的障碍物总个数。
29、可选地，虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度表示为：
30、；
31、式中，表示虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度，表示无人机受到第个障碍物所作用的虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度，表示无人机的质量。
32、第二方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述提供的多无人机碰撞规避轨迹规划方法的步骤。
33、第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述提供的多无人机碰撞规避轨迹规划方法的步骤。
34、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
35、本申请提供了一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法、设备及介质，通过基于无人机数据形成无人机的动态安全包络，并基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径。将人工势场法在三维空间进行推广，以基于动态安全包络半径，得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力，同时实现了动态安全包络的优化。采用人工势场法基于动态安全包络半径得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力，并确定虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度；基于这一加速度以及无人机的原始飞行状态，可以精确生成规避轨迹，同时，能够提高动态安全包络下的多无人机碰撞规避轨迹规划的实时性，降低计算复杂度。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，所述多无人机碰撞规避轨迹规划方法包括：
2.根据权利要求1所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，获取无人机数据，并基于所述无人机数据形成无人机的动态安全包络，具体包括：
3.根据权利要求2所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径，具体包括：
4.根据权利要求1所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，采用人工势场法基于所述动态安全包络半径，得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力，具体包括：
5.根据权利要求1所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，所述多无人机碰撞规避轨迹规划方法还包括：
6.根据权利要求4所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，所述人工势场法模型表示为：
7.根据权利要求6所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，无人机受到障碍物所作用的总虚拟排斥力表示为：
8.根据权利要求7所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，虚拟排斥力影响下的无人机为规避碰撞而作用的加速度表示为：
9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-8中任一项所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法。
...
【技术特征摘要】
1.一种多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，所述多无人机碰撞规避轨迹规划方法包括：
2.根据权利要求1所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，获取无人机数据，并基于所述无人机数据形成无人机的动态安全包络，具体包括：
3.根据权利要求2所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，基于无人机的动态安全包络，获得在障碍物方向上无人机的动态安全包络半径，具体包括：
4.根据权利要求1所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，采用人工势场法基于所述动态安全包络半径，得到无人机受到障碍物所作用的虚拟排斥力，具体包括：
5.根据权利要求1所述的多无人机碰撞规避轨迹规划方法，其特征在于，所述多无人机碰撞规避轨迹规划方法还包括：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：阚梓，李道春，缪季桓，董博灏，别大卫，向锦武，
申请(专利权)人：天目山实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。