本發(fā)明實施例涉及無人機，尤其涉及一種基于人工勢場法的無人機補點替換方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機燈光秀作為一種新型的視覺表演形式，逐漸在大型慶典、體育賽事和商業(yè)宣傳等場合中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的無人機編隊飛行算法主要依賴于預(yù)先規(guī)劃的路徑，但在實際表演中，由于各種原因(例如個別無人機故障或環(huán)境干擾)，可能會導(dǎo)致無人機編隊中出現(xiàn)“空點”，從而影響整體視覺效果。為了提升無人機燈光秀的表現(xiàn)效果，需要一種能夠在實時條件下，使用候補無人機動態(tài)規(guī)劃路徑填補故障無人機位置的方案，以確保無人機編隊的完整性和美觀性。

2、現(xiàn)有無人機編隊補點算法中采用的路徑規(guī)劃算法主要有兩類：第一類是基于a*的啟發(fā)式搜索算法。該算法通過評估從當前節(jié)點到目標節(jié)點的估計成本(啟發(fā)值)來指導(dǎo)搜索，啟發(fā)函數(shù)通常是一個計算當前節(jié)點到目標節(jié)點的預(yù)估距離的函數(shù)，例如歐幾里得距離或曼哈頓距離。該算法的優(yōu)點在于當搜索的區(qū)域較小時，能高效的找到到達目標點的最優(yōu)路徑；但是隨著搜索區(qū)域的增大，需要評估大量節(jié)點，計算量大，導(dǎo)致其在實時性方面表現(xiàn)不佳，從而導(dǎo)致錯過補點的時機。第二類是基于人工勢場的路徑規(guī)劃算法，通過模擬物理世界中的“勢場”來指導(dǎo)移動。目標點產(chǎn)生吸引力，吸引無人機向其移動，吸引力的強度通常隨著距離的減少而增加，使得無人機逐漸靠近目標點。而其它無人機產(chǎn)生斥力，推開無人機，避免碰撞，斥力的強度通常隨著距離的減少而增加，使得無人機遠離障礙物。該算法優(yōu)點在于其計算簡單、響應(yīng)迅速，適用于實時路徑規(guī)劃和動態(tài)環(huán)境下，缺點在于無人機在比較密集障礙的環(huán)境下路徑規(guī)劃的成功率不高，即無人機補點替換的成功率較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種基于人工勢場法的無人機補點替換方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，旨在解決現(xiàn)有無人機異常時補點替換的成功率及實時性均較低的問題。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于人工勢場法的無人機補點替換方法，包括：

3、選取故障無人機航線中的任意一航點作為補點無人機的規(guī)劃起點，并根據(jù)所述規(guī)劃起點通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到多條脫離逆路徑；

4、對多條所述脫離逆路徑進行路徑質(zhì)量評分得到多個路徑評分，并選擇所述路徑評分最高的所述脫離逆路徑作為目標脫離逆路徑；

5、將所述目標脫離逆路徑所對應(yīng)的路徑終點作為當前位置點及將所述補點無人機的起飛點作為規(guī)劃終點，根據(jù)所述當前位置點的位置向量、所述規(guī)劃終點的位置向量以及所述規(guī)劃終點周圍無人機的位置向量通過所述人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到飛行替換逆路徑；

6、根據(jù)所述飛行替換逆路徑及所述目標脫離逆路徑確定所述補點無人機的補點替換路徑，以使所述補點無人機根據(jù)所述補點替換路徑對所述故障無人機進行補點替換。

7、第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種基于人工勢場法的無人機補點替換裝置，包括：

8、第一路徑規(guī)劃單元，用于選取故障無人機航線中的任意一航點作為規(guī)劃起點，并根據(jù)所述規(guī)劃起點通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到多條脫離逆路徑；

9、路徑評分單元，用于對多條所述脫離逆路徑進行路徑質(zhì)量評分得到多個路徑評分，并選擇所述路徑評分最高的所述脫離逆路徑作為目標脫離逆路徑；

10、第二路徑規(guī)劃單元，用于將所述目標脫離逆路徑所對應(yīng)的路徑終點作為當前位置點，根據(jù)所述當前位置點的位置向量、所述規(guī)劃終點的位置向量以及所述規(guī)劃終點周圍無人機的位置向量通過所述人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到飛行替換逆路徑；

11、確定替換單元，用于根據(jù)所述飛行替換逆路徑及所述目標脫離逆路徑確定所述補點無人機的補點替換路徑，以使所述補點無人機根據(jù)所述補點替換路徑對所述故障無人機進行補點替換。

12、第三方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機設(shè)備，所述計算機設(shè)備包括存儲器以及處理器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述方法。

13、第四方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序當被處理器執(zhí)行時可實現(xiàn)上述方法。

14、本發(fā)明實施例提供了一種基于人工勢場法的無人機補點替換方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。其中，所述方法包括：選取故障無人機航線中的任意一航點作為補點無人機的規(guī)劃起點，并根據(jù)所述規(guī)劃起點通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到多條脫離逆路徑；對多條所述脫離逆路徑進行路徑質(zhì)量評分得到多個路徑評分，并選擇所述路徑評分最高的所述脫離逆路徑作為目標脫離逆路徑；將所述目標脫離逆路徑所對應(yīng)的路徑終點作為當前位置點及將所述補點無人機的起飛點作為規(guī)劃終點，根據(jù)所述當前位置點的位置向量、所述規(guī)劃終點的位置向量以及所述規(guī)劃終點周圍無人機的位置向量通過所述人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到飛行替換逆路徑；根據(jù)所述飛行替換逆路徑及所述目標脫離逆路徑確定所述補點無人機的補點替換路徑，以使所述補點無人機根據(jù)所述補點替換路徑對所述故障無人機進行補點替換。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，選取故障無人機航線中的任意一航點作為補點無人機的規(guī)劃起點，并將補點無人機的起飛點作為規(guī)劃終點，根據(jù)規(guī)劃起點和規(guī)劃終點通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃求得目標脫離逆路徑和飛行替換路徑，根據(jù)飛行替換逆路徑及目標脫離逆路徑確定補點無人機的補點替換路徑，以使補點無人機根據(jù)補點替換路徑對故障無人機進行補點替換，在整個補點替換過程中，因?qū)⒀a點替換路徑反過來規(guī)劃，有效解決了無人機在密集障礙環(huán)境下路徑規(guī)劃成功率不高的問題，提高了無人機異常時補點替換的成功率及實時性。

技術(shù)特征：

1.一種基于人工勢場法的無人機補點替換方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述規(guī)劃起點通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到多條脫離逆路徑，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述規(guī)劃起點/所述當前位置點的位置向量、所述位置終點/所述規(guī)劃終點的位置向量以及所述位置終點/所述規(guī)劃終點周圍無人機的位置向量通過所述人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到所述脫離逆路徑/所述飛行替換逆路徑，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當前飛行速度、所述當前飛行位置、所述引力、所述斥力以及所述位置終點/所述規(guī)劃終點的終點坐標進行路徑規(guī)劃得到所述脫離逆路徑/所述飛行替換逆路徑，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對多條所述脫離逆路徑進行路徑質(zhì)量評分得到多個路徑評分，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述最小距離、所述開始距離以及所述結(jié)束距離計算所述脫離逆路徑的路徑質(zhì)量評分得到所述路徑評分，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述飛行替換逆路徑及所述目標脫離逆路徑確定所述補點無人機的補點替換路徑，包括：

8.一種基于人工勢場法的無人機補點替換裝置，其特征在于，包括：

9.一種計算機設(shè)備，其特征在于，所述計算機設(shè)備包括存儲器以及處理器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序當被處理器執(zhí)行時可實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于人工勢場法的無人機補點替換方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，其中，方法包括：選取故障無人機航線中的任意一航點作為補點無人機的規(guī)劃起點，并根據(jù)規(guī)劃起點通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到多條脫離逆路徑；對多條脫離逆路徑進行路徑質(zhì)量評分得到目標脫離逆路徑；將目標脫離逆路徑所對應(yīng)的路徑終點作為當前位置點及將補點無人機的起飛點作為規(guī)劃終點，根據(jù)當前位置點的位置向量、規(guī)劃終點的位置向量以及規(guī)劃終點周圍無人機的位置向量通過人工勢場法進行路徑規(guī)劃得到飛行替換逆路徑；根據(jù)飛行替換逆路徑及目標脫離逆路徑確定補點替換路徑，以對故障無人機進行補點替換。本發(fā)明提高了無人機異常時補點替換的成功率及實時性。

技術(shù)研發(fā)人員：王辰熙,鄧江華,周榮鑫
受保護的技術(shù)使用者：杭州無限慧飛智控技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19