买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：成都流体动力创新中心

摘要：本发明公开了一种未知环境下飞行器自主避障的预设航线再规划方法及系统，属于飞行器技术领域。该方法包括：对飞行器进行建模；对障碍物进行建模；根据飞行器感知范围内的障碍物威胁等级，利用聚类算法对障碍物进行聚类；根据障碍物聚类的结果，剔除或和修改初始任务航线中在障碍物区域内的航点从而得到修正航线；利用杜宾斯规划方法在飞行器飞行性能约束下规划避障航线；利用修正航线和避障航线规划最终飞行航线路径。本发明克服了现有路径规划技术在未知环境下的避障和多段航线跟踪性能兼顾性、飞行性能约束下的算法解算速度、多种威胁等级下避障路径规划方法的不足。

主权项：1.一种飞行器自主避障的预设航线再规划方法，其特征在于：包括：对飞行器进行建模，定义飞行器的运动性能、感知范围、防撞范围、初始任务航线和最终目标航点；其中，所述运动性能为所述飞行器在t时刻的运动状态，所述运动状态包括：所述飞行器的飞行位置，飞行速度、飞行方向以及最大横滚角；所述感知范围为所述飞行器对于障碍物的探测范围；对障碍物进行建模，定义障碍物与飞行器的位置关系，并构建障碍物威胁等级划分函数对多个障碍物进行威胁等级划分；根据飞行器的感知范围内的障碍物的威胁等级，利用聚类算法对不同威胁等级的障碍物进行聚类；定义障碍物与飞行器的位置关系的方法包括：所述障碍物为时刻飞行器感知范围内的多个物体；利用以下公式定义障碍物集合： ；其中，Bt为t时刻飞行器感知范围内的障碍物集合,是感知区域半径，是t时刻飞行器与第个障碍物的水平欧式距离，是第个障碍物的运动状态；利用公式： ； ； ；计算飞行器与障碍物之间位置关系；其中，是地球半径，和c为中间变量，、分别是时刻第个障碍物所在位置的纬度和经度；、分别是时刻飞行器所在位置的纬度和经度；利用公式： ；表示障碍物的运动状态；其中，是第个障碍物在时刻的运动状态，，m是飞行器感知范围内障碍物的总数，是正整数或者0；是时刻第个障碍物所在位置的海拔高度，、和分别是时刻第个障碍物以正北方向为0度的运动航向角、大地坐标系下的北向与东向速度分量；对于满足且条件的第个障碍物，其时刻的航向角为，是时刻飞行器机头指向的航向角；其中，构建障碍物威胁等级划分函数的方法包括：对种不同移动类型的障碍物，且满足条件,则第个障碍物设置躲避优先级为；其中，为躲避优先级，是飞行器感知范围内障碍物的总数；设置为剩余躲避时间， ；其中，是大于零的浮点数极小值，是时刻飞行器与第个障碍物的水平欧式距离，且满足约束，和分别是时刻第个障碍物在大地坐标系下的北向与东向速度分量；是感知区域半径；设置为时刻飞行器航向角与障碍物航向角的差值， ，；其中，为时刻飞行器机头指向的航向角，为时刻障碍物航向角；在时刻，飞行器感知范围内的第个障碍物的威胁等级为，满足；其中，利用聚类算法对障碍物进行聚类的方法包括：设置一个分类阈值常数，使得阈值常数的设定值满足；在时刻，对于飞行器感知范围内的障碍物集合，其中，集合中存在至少一个障碍物与另一个障碍物，其聚类距离为，和分别表示时刻第k、j个障碍物和的威胁等级；对障碍物集合中的障碍物进行聚类，以障碍物为初始聚类中心的障碍物聚类集合为，，即障碍物聚类集合内至少包含障碍物，若任意一个属于感知障碍物集合的障碍物与任意一个属于障碍物聚类集合的障碍物的聚类距离满足条件，则障碍物被添加进障碍物聚类集合；障碍物聚类集合的聚类中心点定义为： ； ；其中是计算集合内包含点的数量的运算符号，、和分别是时刻第个在集合内的障碍物所在位置的纬度、经度和海拔高度；表示任意，Σ为求和符号；、和分别为障碍物聚类集合的聚类中心点的纬度、经度和高度；障碍物聚类集合的威胁等级定义为；在时刻，飞行器对于障碍物聚类集合的防撞范围被定义为，其中为防撞范围，是聚类中心点，是飞行器防撞半径；在时刻，飞行器感知范围内所有聚类的防撞范围集合定义为；为防撞范围的集合；在时刻，给予飞行器最大威胁的障碍物聚类集合，则最大威胁防撞范围为且满足约束，其中，表示为t时刻下威胁等级最大的障碍物聚类中心点的纬度、经度和高度，是障碍物聚类集合的威胁等级，是求最大值函数，用于从防撞范围集合中筛选返回威胁等级最大的防撞范围；根据障碍物聚类的结果，剔除或和修改初始任务航线中在障碍物区域内的航点从而得到修正航线；其中，所述修正航线利用公式： ；来表达；其中，是t时刻的修正航线，是修正航线的航点总数，，，是正整数或0；是t时刻修正航线内的序号为i~z的修正航点；对于修正航点：当，时，；当，时，；当，时，；否则，；其中，表示将此时参与计算的航点在修正航线中删除；外推点表示为： ；比例因子表示为：； 是时刻飞行器位置到障碍物聚类中心点之间的水平欧式距离，是时刻航线中航点到障碍物聚类中心点之间的水平欧式距离，是初始航线的第个航点，、和分别是第个航点的纬度、经度和海拔高度，与分别是障碍物聚类集合的聚类中心点的纬度和经度；是飞行器防撞半径，是时刻飞行器最小转弯半径；利用杜宾斯规划方法在飞行器飞行性能约束下规划避障航线；利用修正航线和避障航线规划最终飞行航线路径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 成都流体动力创新中心 飞行器自主避障的预设航线再规划方法及系统