【技术实现步骤摘要】
本申请涉及飞行器，尤其涉及一种轨迹规划方法、装置、飞行器及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、目前，在多旋翼飞行器领域，存在非合作性静态与动态障碍物的应用场景给飞行汽车的自主安全飞行带来巨大挑战，而飞行器受限的机动能力使得对障碍物的规避更加困难，因此，需要准确规划飞行器的轨迹。
2、相关技术中，轨迹规划可分为基于采样、基于搜索、基于优化和基于数据的方法。其中，基于采样的方法是在配置空间随机撒点，并用线段进行连接构造路线图或路线树后搜索一条代价最优的路径，但采样和节点更新策略影响时间效率和路径质量，且难以处理动态障碍物；基于搜索的方法是将状态空间按照一定的分辨率离散化为三维栅格地图，并采用启发式搜索算法得到可行路径或最优路径，但是分辨率和启发式搜索算法影响搜索效率，其难以处理连续空间且空间和时间复杂度较高；基于优化的方法是建立多约束的优化模型并采用梯度下降法进行求解得到最优轨迹，目标和约束定义明确且适用性较广，但是非凸优化问题耗时较多且解的质量受初值影响较大；基于数据的方法是通过深度学习和强化学习方法构建深度神经网络大模型并利用大量的数据进行训练，然后将飞行器状态和环境信息输入大模型生成轨迹，适应性和泛化能力较强，但其轨迹质量受数据质量影响较大且模型可解释性较差。
3、因此，如何提高飞行器飞行轨迹的准确性，是目前亟需解决的一个问题。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提供一种轨迹规划方法、装置、飞行器及计算机可读存储介质，旨在解决如何提高飞行器飞行轨迹的准
2、为实现上述目的，本申请提供一种轨迹规划方法，包括：
3、基于飞行器对应的静态障碍物、上一帧局部轨迹以及全局导航路径，生成关键路径点集，其中，所述关键路径点集包括所述静态障碍物对应的绕障路径点集；
4、基于所述飞行器对应的用户设定速度、关键路径点集以及三次b样条基函数，确定三次b样条曲线的控制点集；
5、基于动态障碍物以及控制点集，确定动态避障惩罚函数，基于绕障路径点集确定静态避障惩罚函数，并基于动态避障惩罚函数以及静态避障惩罚函数确定优化模型；
6、基于所述优化模型及所述飞行器的当前飞行参数，生成飞行器对应的目标轨迹。
7、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种飞行器，所述飞行器包括：
8、第一生成模块，用于基于飞行器对应的静态障碍物、上一帧局部轨迹以及全局导航路径，生成关键路径点集，其中，所述关键路径点集包括所述静态障碍物对应的绕障路径点集；
9、第一确定模块，用于基于所述飞行器对应的用户设定速度、关键路径点集以及三次b样条基函数，确定三次b样条曲线的控制点集；
10、第二确定模块，用于基于动态障碍物以及控制点集，确定动态避障惩罚函数，基于绕障路径点集确定静态避障惩罚函数，并基于动态避障惩罚函数以及静态避障惩罚函数确定优化模型；
11、第二生成模块，用于基于所述优化模型及所述飞行器的当前飞行参数，生成飞行器对应的目标轨迹。
12、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种轨迹规划装置，所述轨迹规划装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轨迹规划程序，所述轨迹规划程序被所述处理器执行时实现前述的轨迹规划方法的步骤。
13、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有轨迹规划程序，所述轨迹规划程序被处理器执行时实现前述的轨迹规划方法的步骤。
14、本申请通过基于飞行器对应的静态障碍物、上一帧局部轨迹以及全局导航路径，生成关键路径点集，接着基于所述飞行器对应的用户设定速度、关键路径点集以及三次b样条基函数，确定三次b样条曲线的控制点集；而后基于动态障碍物以及控制点集，确定动态避障惩罚函数，基于绕障路径点集确定静态避障惩罚函数，并基于动态避障惩罚函数以及静态避障惩罚函数确定优化模型；然后基于所述优化模型及所述飞行器的当前飞行参数，生成飞行器对应的目标轨迹；通过针对静态威胁采用绕障路径的方式生成安全的拓扑路径以建立静态避障惩罚函数，针对动态威胁利用动态障碍物的数据建立能够降低下洗干扰影响的动态避障惩罚函数，通过静动态避障要求构建多约束的优化模型以生成安全执行的局部轨迹，实现了规避静态威胁以及动态威胁的目标，提高了飞行轨迹的准确性，提高了飞行器飞行的平稳性、舒适性以及安全性。
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1.一种轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述飞行器对应的用户设定速度、关键路径点集以及三次B样条基函数，确定三次B样条曲线的控制点集的步骤包括：
3.如权利要求2所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于用户设定速度，确定关键路径点集中各个关键路径点对应的目标限制速度以及关键路径点时刻的步骤包括：
4.如权利要求3所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于三次B样条基函数、各个关键路径点对应的目标限制速度以及关键路径点时刻，确定三次B样条曲线的控制点集的步骤包括：
5.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于动态障碍物以及控制点集，确定动态避障惩罚函数的步骤包括：
6.如权利要求5所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于飞行器的当前位置、最小时刻、最大时刻、各个动态障碍物对应的边界框以及安全距离，确定各个动态障碍物对应的碰撞代价的步骤包括：
7.如权利要求5所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于各个动态障碍物的预测轨迹对应的第一开始时刻及第一
8.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于绕障路径点集确定静态避障惩罚函数的步骤包括：
9.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于动态避障惩罚函数以及静态避障惩罚函数确定优化模型的步骤包括：
10.如权利要求9所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于关键路径点集确定轨迹平滑性惩罚函数的步骤包括：
11.如权利要求9所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于三次B样条曲线的控制点集确定动态可行性惩罚函数的步骤包括：
12.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于飞行器对应的静态障碍物、上一帧局部轨迹以及全局导航路径，生成关键路径点集的步骤包括：
13.如权利要求12所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于飞行器对应的当前位置、当前速度、上一帧局部轨迹以及全局导航路径，确定备用路径的步骤包括：
14.如权利要求12所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述飞行器对应的静态障碍物以及备用路径对应的初始路径点集合，生成关键路径点集的步骤包括：
15.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括：
16.一种轨迹规划装置，其特征在于，所述轨迹规划装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轨迹规划程序，所述轨迹规划程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至14中任一项所述的轨迹规划方法的步骤。
17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有轨迹规划程序，所述轨迹规划程序被处理器执行时实现如权利要求1至14中任一项所述的轨迹规划方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述飞行器对应的用户设定速度、关键路径点集以及三次b样条基函数，确定三次b样条曲线的控制点集的步骤包括：
3.如权利要求2所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于用户设定速度，确定关键路径点集中各个关键路径点对应的目标限制速度以及关键路径点时刻的步骤包括：
4.如权利要求3所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于三次b样条基函数、各个关键路径点对应的目标限制速度以及关键路径点时刻，确定三次b样条曲线的控制点集的步骤包括：
5.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于动态障碍物以及控制点集，确定动态避障惩罚函数的步骤包括：
6.如权利要求5所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于飞行器的当前位置、最小时刻、最大时刻、各个动态障碍物对应的边界框以及安全距离，确定各个动态障碍物对应的碰撞代价的步骤包括：
7.如权利要求5所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于各个动态障碍物的预测轨迹对应的第一开始时刻及第一轨迹时长，以及飞行器的飞行器轨迹对应的第二开始时刻及第二轨迹时长，分别确定各个动态障碍物对应的最小时刻以及最大时刻的步骤包括：
8.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述基于绕障路径点集确定静态避障惩罚函数的步骤包括：
9.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘书林，谷靖，
申请(专利权)人：广东汇天航空航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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