基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障方法及装置

本申请涉及导航，具体而言，涉及一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障方法及装置。

背景技术：

1、避障是指在无人机集群执行任务时，根据环境中的障碍物信息，动态调整个体无人机的运动状态，以确保在尽可能保持自身构型的前提下，快速穿越并安全避开障碍物。避障的关键目标是保持与障碍物的安全距离，以避免碰撞，并在避障过程中最小化对集群整体状态的影响。具体而言，避障的原则包括保持与障碍物的安全距离，以及在未进入安全距离前尽量减少对个体无人机运动状态的改变，以减小对集群整体状态的影响。

2、然而，现有的避障方法中存在一些问题。其中之一是在避障效率和集群整体状态之间存在的权衡。一些避障算法可能过于谨慎，导致无人机集群选择绕行路径，从而增加任务执行时间，降低了效率。另一方面，一些算法可能过于追求避障效率，牺牲了与障碍物的安全距离，可能增加了碰撞的风险。此外，现有的避障方法可能缺乏对动态环境变化的适应性，无法实时调整避障策略以应对不断变化的障碍物布局。因此，需要开发新的避障方法，以在保证效率的同时，确保集群安全地穿越复杂的障碍物环境。

3、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障方法及装置，以至少解决现有技术中无人集群中的个体避障效率不高、且舍弃最优路线的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障方法，包括：在检测到障碍物并判断集群中的第一集群成员应该进行避障的情况下，获取所述第一集群成员的速度状态；基于所述速度状态，确定所述第一集群成员的安全避障速度和主动规避速度；基于所述安全避障速度和所述主动规避速度，对所述障碍物进行避障。

3、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障装置，包括：获取模块，被配置为在检测到障碍物并判断集群中的第一集群成员应该进行避障的情况下，获取所述第一集群成员的速度状态；速度确定模块，被配置为基于所述速度状态，确定所述第一集群成员的安全避障速度和主动规避速度；避障模块，被配置为基于所述安全避障速度和所述主动规避速度，对所述障碍物进行避障。

4、在本发明实施例中，在检测到障碍物并判断集群中的第一集群成员应该进行避障的情况下，获取所述第一集群成员的速度状态；基于所述速度状态，确定所述第一集群成员的安全避障速度和主动规避速度；基于所述安全避障速度和所述主动规避速度，对所述障碍物进行避障。通过上述方法，解决了现有技术中无人集群中的个体避障效率不高、且舍弃最优路线的技术问题。

技术特征：

1.一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述主动规避速度，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述第一集群成员的主动规避速度的速度大小，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述第一集群成员与所述障碍物的相对位置，计算主动规避速度和期望速度的方向向量，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述第一旋转矩阵或所述第二旋转矩阵，计算主动规避速度和期望速度的方向向量，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述期望速度的旋转角度θdesire基于以下得到：所述障碍物的位置pobs、所述第一集群成员的位置pi、和预设的安全避障半径rrep,safe。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述第一集群成员的速度状态，包括：

8.一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，在所述程序运行时，使得计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。

技术总结本申请提供了一种基于速度矢量调控的集群主动规避与安全避障方法及装置，其中，该方法包括：在检测到障碍物并判断集群中的第一集群成员应该进行避障的情况下，获取所述第一集群成员的速度状态；基于所述速度状态，确定所述第一集群成员的安全避障速度和主动规避速度；基于所述安全避障速度和所述主动规避速度，对所述障碍物进行避障。本申请解决了现有技术中无人集群中的个体避障效率不高、且舍弃最优路线的技术问题。技术研发人员：沈凯,丁应和,李诗颖,肖航,许正受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17