一种自适应风扰的无人机避障方法与流程

专利2026-06-16  4


本发明属于无人机避障,具体涉及一种自适应风扰的无人机避障方法。


背景技术:

1、随着无人机技术的快速发展,其在商业、农业、救援、监测等多个领域的应用日益广泛,无人机的自主飞行能力,尤其是避障能力,成为其安全运行的关键技术之一,传统的无人机飞行多依赖于遥控操作,这种方式在面对复杂多变的飞行环境时,存在明显的局限性,遥控操作无法实时响应环境变化,且操作者无法预知所有潜在的障碍物,这大大限制了无人机的应用范围和安全性;

2、为了解决这一问题,研究人员开始探索无人机的自主避障技术,通过集成各种传感器,如激光雷达、摄像头、红外传感器等,无人机能够实时获取周围环境的信息,这些传感器数据为无人机提供了环境感知能力,是实现自主避障的基础,在此基础上,研究人员开发了多种算法,包括障碍物识别、路径规划、动态避障等,以实现无人机的智能决策和自主飞行;

3、目前,无人机避障技术已经取得了一定的进展,出现了多种路径规划和避障方法,这些方法在一定程度上提高了无人机的自主避障能力;

4、然而,现有技术中的避障算法大多基于环境不变性的假设,即假设周围障碍物是静态的,没有考虑风力等实际环境因素的干扰,在实际飞行中,无人机不可避免地会遇到风力的影响,尤其是在通过狭窄通道时,风力干扰可能导致无人机偏离预定路径,甚至与障碍物发生碰撞,因此,现有的避障算法在复杂和动态的环境中表现并不理想;

5、鉴于此,本发明提供一种考虑风力干扰的无人机自主避障方法。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自适应风扰的无人机避障方法,能够在避障的过程中,给将要到来的更大的阵风预留足够的缓冲空间,以确保无人机在自主避障中的飞行安全。

2、本发明采取的技术方案具体如下:

3、一种自适应风扰的无人机避障方法,包括以下步骤:

4、第一步:引入引力势场模型;

5、第二步:引入斥力势场模型;

6、第三步:计算风力加速度矢量;

7、第四步:对斥力势场模型进行改进,并建立改进后斥力势场模型;

8、第五步:建立合力势场模型。

9、本发明取得的技术效果为:

10、本发明通过加速度计来测量风力方向与大小,将风力因素添加进避障算法中,以便在避障的过程中,给将要到来的更大的阵风预留足够的缓冲空间,以确保无人机在自主避障中的飞行安全。



技术特征:

1.一种自适应风扰的无人机避障方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s1中引力势场模型的引力函数为:

3.根据权利要求2所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s2中斥力势场模型的函数公式为:

4.根据权利要求1所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s3中风力加速度的空气阻力计算公式为:

5.根据权利要求3所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s4中改进后的斥力势场模型的函数公式为:

6.根据权利要求5所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s4中相应的斥力为斥力场的负梯度,函数公式为:

7.根据权利要求6所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s5中根据引力势场模型的引力函数和改进后的斥力势场模型的函数,得到整个运行空间的复合场,无人机的合力势场大小为无人机所受的斥力势场和引力势场之和,因此合力势场总行数为:

8.根据权利要求7所述的无人机避障方法,其特征在于:所述s5中所受合力为:


技术总结
本发明属于无人机避障技术领域,具体涉及一种自适应风扰的无人机避障方法,包括第一步:引入引力势场模型,第二步:引入斥力势场模型,第三步:计算风力加速度矢量,第四步:对斥力势场模型进行改进,并建立改进后斥力势场模型,第五步:建立合力势场模型。本发明能够在避障的过程中,给将要到来的更大的阵风预留足够的缓冲空间,以确保无人机在自主避障中的飞行安全。

技术研发人员:叶建敏,陈禹平,屈宏伟,李哲,谭诗龙
受保护的技术使用者:中国铁塔股份有限公司广东省分公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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