本发明涉及飞行器避障,尤其涉及基于激光雷达的集群飞行器避障系统。
背景技术:
1、基于激光雷达的集群飞行器避障技术是指,利用激光雷达进行高精度的环境感知,通过扫描周围环境来生成实时三维地图,从而检测并识别飞行路径中的障碍物,但是激光雷达探测也有其局限性,在障碍物密集的区域,点云数据可能会变得非常密集,导致点与点之间的距离变得很小,使得数据处理变得复杂,并且可能会难以区分紧密排列的障碍物。
2、而对飞行区域进行水平切片,能够很好地解决上述技术问题,这可以帮助集群飞行器精确识别区域内的障碍物,避免因障碍物分布不均而导致的避障困难,同时也能够减少漏检或误判的可能性;因此,“如何对任务区域进行切片,并引导集群飞行器”是本发明所需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供基于激光雷达的集群飞行器避障系统,以解决上述背景技术中提出“如何对任务区域进行切片,并引导集群飞行器”的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、基于激光雷达的集群飞行器避障系统,所述系统包括:
4、动态标定设备、路线制定设备和集群统筹设备;
5、所述动态标定设备,用于划分出集群飞行器的任务区域,利用激光雷达,扫描出任务区域内障碍物的分布情况,并整合预设的环境等级划分规则,在任务区域中,标定出至少一个环境等级,构建出所述环境等级的动态调整机制;
6、所述路线制定设备,用于将所述任务区域水平划分为若干个切片,并确定切片的厚度,其中所述环境等级越高,切片厚度越小,将障碍物映射到切片中,得到绕飞区,在所述任务区域中标记出任务点位,制定飞行路线,如果所述飞行路线途径绕飞区,则在所述绕飞区的边缘侧插入绕飞起点和绕飞终点,并嵌入跃迁机制,更新所述飞行路线;
7、所述集群统筹设备,用于将所述集群飞行器转移到切片中,配置出每个飞行器的最小安全距离,选取出领航飞行器,建立与所述切片一一对应的节点,并将所述领航飞行器在每个切片中的飞行参数转移到对应节点中,整合所有的节点,生成链表,并将集群飞行器下挂到链表中。
8、进一步的,所述动态标定设备包括:
9、扫描模块,用于确定所述任务区域的边界,划分出纵深,扫描出每个纵深内的障碍物;
10、确定模块,用于利用激光雷达,采集障碍物的点云数据,确定障碍物的表面数据,所述表面数据至少包括:空间坐标、高度和宽度。
11、进一步的,所述动态标定设备包括:
12、建立模块,用于将所述区域竖直划分为若干个分块,标记出每个分块的优先级,确定每个分块内障碍物的密度;
13、整合模块,用于配置所述密度与环境等级的映射关系,比对出所述任务区域内障碍物的变化情况,动态调整所述环境等级。
14、进一步的,所述路线制定设备包括:
15、修正模块,用于确定每个切片中分块的风险系数,并对所述飞行参数进行修正;
16、偏移模块,用于提取出包含有障碍物的分块,并插入防碰撞预警格栅和途经点,当所述飞行器越过防碰撞预警格栅,利用所述途经点,对飞行器的飞行路线进行偏移。
17、进一步的,所述路线制定设备包括:
18、对照模块,用于采集所述切片的属性数据,构建切片厚度的对照表,其中所述对照表至少包括:位置项、密度项、环境等级项和厚度项;
19、调整模块,用于在计算出分块内障碍物的密度时,查询所述对照表,得到切片的厚度,根据障碍物的表面数据,对每个切片的厚度进行调整。
20、进一步的,所述路线制定设备还包括:
21、搭建模块,用于以所述切片为间隔,将所述飞行路线切分为若干个片段,搭建所述片段与绕飞起点的过渡区;
22、更正模块,用于获取集群飞行器的设备属性,向所述切片中嵌入运动限制,利用所述运动限制,对切片中的片段和飞行参数进行更正。
23、进一步的,所述集群统筹设备包括:
24、归入模块,用于基于所述集群飞行器的设备属性,将集群飞行器聚类为小组,将每个所述小组归入到不同的切片中;
25、同步模块,用于将所述飞行路线同步到小组中。
26、进一步的,所述偏移模块包括:
27、调整单元,用于构建所述切片间的跃迁路线,将所述绕飞起点和绕飞终点整合到跃迁路线中,并对所述跃迁路线进行调整;
28、更新单元,用于监测所述切片中的移动物,更新所述跃迁路线和飞行路线。
29、进一步的,所述调整模块包括:
30、编号单元,用于对所述切片进行编号;
31、切分单元,用于判断相邻两个切片间的厚度差,如果所述厚度差大于预设的阈值,对相邻两个切片重新进行切分。
32、进一步的,所述更正模块包括:
33、建立单元,用于调整切片中运动限制的数量,并建立所述运动限制和每个集群飞行器的通信链路。
34、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
35、通过构建环境等级,实现了对任务区域的划分,有助于优化避障策略,改进路径规划,极大地提高了越障的安全性,通过对任务区域进行切片,能够简化障碍物检测,提高避障精度和飞行安全,通过确定绕飞区、绕飞起点和绕飞终点,能够进一步优化避障路径,增强任务控制,通过创建链表,能够提升集群飞行器的协作效率,便于进行资源的集中管理,大大增强飞行安全性。
1.基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述系统包括:
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述动态标定设备包括:
3.根据权利要求2所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述动态标定设备包括:
4.根据权利要求1所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述路线制定设备包括:
5.根据权利要求4所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述路线制定设备包括:
6.根据权利要求5所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述路线制定设备还包括:
7.根据权利要求1所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述集群统筹设备包括:
8.根据权利要求6所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述偏移模块包括:
9.根据权利要求5所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述调整模块包括:
10.根据权利要求6所述的基于激光雷达的集群飞行器避障系统,其特征在于,所述更正模块包括: