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申请/专利权人：易创智芯(西安)科技有限公司

摘要：本发明涉及航空规划的技术领域，公开了一种航空运行安全主动避障及规划方法，所述方法包括：航空运行过程中实时采集前方图像，构建航空障碍物测距模型对所采集图像进行障碍物识别以及障碍物信息计算；基于约束条件对紧急避障优化目标函数进行优化求解；按照当前最优航空运行速度对飞行器进行紧急飞行控制。本发明对飞行器前方障碍物进行标记以及距离计算，实现障碍物测距处理，构建得到使得航空操作代价最小且与障碍物距离越远的目标函数，以及航空轨迹连续性约束，瞬时加速度边界约束，结合航空轨迹连续性约束将航空运行速度求解转换为加速度求解，实现目标函数的降维处理，快速得到最优航空运行速度对飞行器进行紧急飞行控制。

主权项：1.一种航空运行安全主动避障及规划方法，其特征在于，所述方法包括：S1：航空运行过程中实时采集前方图像，构建航空障碍物测距模型对所采集图像进行障碍物识别以及障碍物信息计算；S2：构建紧急避障优化目标函数以及约束条件，所述紧急避障优化目标函数以识别得到的障碍物信息为输入，以航空运行速度为自变量，以最小化航空操作代价以及障碍物避障为优化目标，其中约束条件包括航空轨迹连续性约束和瞬时边界约束；所构建紧急避障优化目标函数为： ； ； ； ； ； ； ； ； ；其中： 表示所构建的紧急避障优化目标函数，表示h段时间范围内飞行器的航空运行速度，其中每段时间范围内的时间长度为，表示采集图像的采集时间间隔，H表示将采集时间间隔分割的时间范围段数；表示经过时间后，飞行器会成功通过所有障碍物，，K表示识别得到的所采集图像中障碍物的总数； 表示第h段时间范围内飞行器在横向的初始速度以及加速度，表示第h段时间范围内飞行器在纵向的初始速度以及加速度，表示第h段时间范围内飞行器在垂直方向的初始速度以及加速度；分别表示第s段时间范围内飞行器在横向的初始速度以及加速度，分别表示第s段时间范围内飞行器在纵向的初始速度以及加速度，分别表示第s段时间范围内飞行器在垂直方向的初始速度以及加速度；分别表示第j段时间范围内飞行器在横向的初始速度以及加速度；J表示时间范围段数；表示第k个障碍物的紧急避障最优时间范围段数； 表示段时间范围内飞行器的航空运行速度，其中飞行器在经过段时间范围后会与第k个障碍物在同一垂直平面，表示此时飞行器与第k个障碍物之间的距离，即飞行器与第k个障碍物的最近距离； 依次表示飞行器按照航行段时间范围后，与第k个障碍物在横向、纵向以及垂直方向的距离； 表示加速度序列的标准差，表示加速度序列的标准差，表示加速度序列的标准差； 用于衡量h段时间范围内飞行器的航空运行速度的航空操作代价，表示按照航空运行速度进行航空运行控制，飞行器与障碍物的最近距离；S3：基于约束条件对紧急避障优化目标函数进行优化求解，得到当前最优航空运行速度；其中紧急避障优化目标函数的优化求解流程为：S31：对紧急避障优化目标函数进行拆分，得到航空操作代价目标函数以及避障目标函数： ； ；其中： 表示航空操作代价目标函数，表示避障目标函数；S32：初始化生成一组满足瞬时边界约束的加速度序列： ；其中： 表示所初始化生成的满足瞬时边界约束的加速度序列，包含h个时间范围内不同航空方向的加速度；S33：设置加速度序列的当前迭代次数为d，最大迭代次数为D，则第d次迭代得到的加速度序列为，d的初始值为0；S34：基于航空轨迹连续性约束以及第d次迭代得到的加速度序列，将h个时间范围内不同航空方向的加速度转换为h个时间范围内不同航空方向的速度，构建得到航空运行速度的第d次迭代结果；S35：将航空运行速度的第d次迭代结果分别代入航空操作代价目标函数以及避障目标函数，得到第d次迭代结果对应的航空操作代价以及避障距离，若避障距离小于预设的距离阈值，则不记录第d次迭代结果以及航空操作代价，否则记录第d次迭代结果以及航空操作代价；S36：对加速度序列进行迭代，得到第d+1次迭代得到的加速度序列；S37：令，返回步骤S34，直到达到最大迭代次数；S38：根据所记录的若干组航空运行速度迭代结果以及对应的航空操作代价，选取加速度满足瞬时边界约束且航空操作代价最小的航空运行速度迭代结果作为最优航空运行速度；S4：按照当前最优航空运行速度对飞行器进行紧急飞行控制。

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