本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法、系統(tǒng)及移動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

無人機(jī)是一種由無線遙控設(shè)備或由自身程序控制裝置操縱的、執(zhí)行任務(wù)的非載人飛行器，越來越廣泛的在多個(gè)領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用，具有重大的社會(huì)意義。

無人機(jī)具有成本相對(duì)較低，沒有人員傷亡的危險(xiǎn)，生存能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。但也因?yàn)闊o人駕駛，在飛行中只能依靠自身的飛行控制系統(tǒng)或地面控制中心的指令進(jìn)行飛行，在遇到高壓線纜、樹木或建筑物等障礙物，特別是利用無人機(jī)對(duì)電力線進(jìn)行巡視時(shí)，很有可能與障礙物發(fā)生碰撞，給無人機(jī)帶來巨大的安全隱患。

因此，為了保障無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的安全飛行，有必要提供一種新的技術(shù)解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)問題，提供一種可有效地對(duì)環(huán)境中的障礙物作出反應(yīng)，避免與障礙物發(fā)生碰撞的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法，包括如下步驟：

步驟s1：獲取移動(dòng)平臺(tái)周邊環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)；

步驟s2：識(shí)別環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，當(dāng)存在障礙物時(shí)，獲取所述障礙物信息及所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

步驟s3：設(shè)定距離閾值，計(jì)算所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的最短距離，并判斷所述最短距離與所述距離閾值的關(guān)系；

步驟s4：設(shè)定逃離方向，當(dāng)所述最短距離小于所述距離閾值時(shí)，控制所述移動(dòng)平臺(tái)沿所述逃離方向運(yùn)動(dòng)，使所述最短距離大于等于所述距離閾值；當(dāng)所述最短距離大于等于所述距離閾值時(shí)，控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

優(yōu)選的，步驟s4中，計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)在所述逃離方向上對(duì)所述障礙物的逃離向量，將所述逃離向量作為所述移動(dòng)平臺(tái)的控制量，并控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行所述控制量。

優(yōu)選的，當(dāng)識(shí)別到所述環(huán)境數(shù)據(jù)中的所述障礙物的數(shù)量為多個(gè)，分別計(jì)算對(duì)每個(gè)所述障礙物的逃離向量并求和，所述控制量為所述逃離向量之和。

優(yōu)選的，將所述逃離向量之和換算成逃離速度或逃離加速度，所述控制量為逃離速度或逃離加速度。

優(yōu)選的，所述移動(dòng)平臺(tái)靠近所述障礙物運(yùn)動(dòng)，所述逃離方向與所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向的夾角呈90-270°。

優(yōu)選的，所述移動(dòng)平臺(tái)遠(yuǎn)離所述障礙物運(yùn)動(dòng)，所述逃離方向與所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向的夾角呈0-90°或270-360°。

優(yōu)選的，步驟s2中還包括根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)濾除預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)，步驟s2-s5中的所述障礙物為預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)的障礙物。

優(yōu)選的，步驟s2還包括：根據(jù)所述障礙物信息和所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度；計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度并控制所述移動(dòng)平臺(tái)按所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)；其中所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度小于等于所述最高安全速度。

本發(fā)明還提供一種自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)。所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)包括獲取模塊、障礙物識(shí)別模塊、處理模塊、及控制模塊，其中：

所述獲取模塊，用于獲取移動(dòng)平臺(tái)周邊環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)及所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

所述障礙物識(shí)別模塊，用于識(shí)別所述環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，并讀取所述障礙物信息；

所述處理模塊，用于計(jì)算所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的最短距離；用于判斷所述最短距離與距離閾值的關(guān)系；用于根據(jù)所述最短距離計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的逃離向量，并將所述逃離向量換算成控制量；

所述控制模塊，用于根據(jù)所述處理模塊反饋的信息控制所述移動(dòng)平臺(tái)避開所述障礙物。

本發(fā)明還提供一種移動(dòng)平臺(tái)。所述移動(dòng)平臺(tái)包括所述的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法有益效果在于：通過本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法，使所述移動(dòng)平臺(tái)在接近所述障礙物時(shí)可自動(dòng)躲避障礙物，可有效地對(duì)環(huán)境中移動(dòng)的障礙物作出反應(yīng)，使飛行器不會(huì)主動(dòng)與障礙物發(fā)生碰撞，提高了飛行器躲避障礙物的安全性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法的一實(shí)施例的流程示意圖；

圖4為圖3所示移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法中坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法的另一實(shí)施例的流程示意圖；

圖8為圖7所示移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法中最高安全速度的計(jì)算方法示意圖；

圖9為本發(fā)明提供的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法的又一實(shí)施例的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明提供的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)100包括獲取模塊11、去噪模塊12、障礙物識(shí)別模塊13、處理模塊14和控制模塊15。其中：

所述獲取模塊11，用于獲取移動(dòng)平臺(tái)周邊環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)及所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

所述去噪模塊12，用于將所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

所述障礙物識(shí)別模塊13，用于識(shí)別所述環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，并讀取所述障礙物信息；

所述處理模塊14，用于計(jì)算所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的最短距離，并用于判斷所述最短距離與距離閾值的關(guān)系；

所述控制模塊15，用于根據(jù)所述處理模塊反饋的信息控制所述移動(dòng)平臺(tái)避開所述障礙物。

所述移動(dòng)平臺(tái)可以是機(jī)器人、飛行器、輪船、潛艇等；其中所述飛行器可以是四軸飛行器、多旋翼飛行器、無人機(jī)飛行器、航模等。

所述障礙物可以是建筑物、樹木、飛鳥、礁石、行人、其它飛行器等。所述障礙物可以是靜止的，也可以是運(yùn)動(dòng)的。

所述獲取模塊11包括第一獲取單元111和第二獲取單元112。其中，所述第一獲取單元111用于獲取所述移動(dòng)平臺(tái)周邊環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述第二獲取單元112用于獲取所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

所述第一獲取單元111可以利用傳感器獲取所述移動(dòng)平臺(tái)周邊的環(huán)境數(shù)據(jù)；也可以是利用已知的環(huán)境數(shù)據(jù)；也可以是利用已知的環(huán)境數(shù)據(jù)和所述傳感器獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。優(yōu)選的，所述傳感器具體采用二維激光雷達(dá)實(shí)時(shí)感知所述飛行器周邊環(huán)境，其中激光雷達(dá)為日本hokuyo的產(chǎn)品。

獲取的所述環(huán)境數(shù)據(jù)可以為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，也可以為柵格數(shù)據(jù)。

所述第二獲取單元112獲取的所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括其運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。

所述去噪模塊12用于將所述第一獲取單元111獲取的所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，濾除所述環(huán)境數(shù)據(jù)中與不相關(guān)數(shù)據(jù)，其中去噪數(shù)據(jù)包括疑似噪點(diǎn)或/和包含所述移動(dòng)平臺(tái)自身部分的數(shù)據(jù)，但不限于以上列出的兩種數(shù)據(jù)，還可以為其它類型的數(shù)據(jù)。

所述障礙物識(shí)別模塊13是通過識(shí)別環(huán)境數(shù)據(jù)中的物體邊緣來提取障礙物信息。讀取的所述障礙物信息包括每個(gè)障礙物在α角與θ角上的起始角度與終止角度、與所述飛行器的最近距離及所述最近距離發(fā)生的角度，其中α角表示點(diǎn)與所述飛行器的連線與所述飛行器所在水平面形成的垂直方向上的夾角，θ角表示點(diǎn)與所述飛行器的連線與所述飛行器目標(biāo)朝向所述形成的水平方向上的夾角。

所述處理模塊14包括第一處理單元141、第二處理單元142和判斷單元143和第三處理單元144，其中所述第一處理單元141用于將所述環(huán)境數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成所述移動(dòng)平臺(tái)為中心的極坐標(biāo)；所述第二處理單元142用于根據(jù)所述障礙物信息計(jì)算所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的最短距離；所述判斷單元143用于判斷所述最短距離與設(shè)定距離閾值的關(guān)系；所述第三處理單元144用于根據(jù)所述最短距離計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于所述障礙物的逃離向量，并將所述逃離向量換算成控制量。需要說明的是，當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)中心和傳感器中心距離偏移不大的情況下，所述第一處理單元141不工作。

所述控制模塊15用于根據(jù)所述處理模塊14反饋的信息控制所述移動(dòng)平臺(tái)避開所述障礙物。

具體的，設(shè)定逃離方向，當(dāng)所述最短距離小于所述距離閾值時(shí)，所述控制模塊15控制所述移動(dòng)平臺(tái)沿所述逃離方向運(yùn)動(dòng)，使所述最短距離大于等于所述距離閾值；當(dāng)所述最短距離大于等于所述距離閾值時(shí)，所述控制模塊15控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述控制模塊15根據(jù)所述第三處理單元144反饋的信息控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行所述逃離向量以避開所述障礙物。其中，距離閾值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，如可以為5m、8m、10m等。

實(shí)施例2

本發(fā)明提供一種移動(dòng)平臺(tái)10。請(qǐng)結(jié)合參閱圖2，為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述移動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)10包括實(shí)施例1中的所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)100，根據(jù)所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)100控制所述移動(dòng)平臺(tái)10自動(dòng)規(guī)避障礙物。

實(shí)施例3

本發(fā)明提供一種移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法。請(qǐng)結(jié)合參閱圖3，為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法的一實(shí)施例的流程示意圖。所述移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法包括如下步驟：

步驟s1：獲取移動(dòng)平臺(tái)周邊環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)；

具體的，所述環(huán)境數(shù)據(jù)由所述第一獲取單元111獲取，獲取的所述環(huán)境數(shù)據(jù)可以為點(diǎn)云數(shù)據(jù)或柵格化數(shù)據(jù)，本實(shí)施方式采用點(diǎn)云數(shù)據(jù)。所述環(huán)境數(shù)據(jù)可以是一維的、二維的，也可以是三維的。

所述第一獲取單元111可以利用傳感器獲取所述移動(dòng)平臺(tái)周邊的環(huán)境數(shù)據(jù)；也可以是利用已知的環(huán)境數(shù)據(jù)，例如我們先把室內(nèi)空間的地圖建立好，然后讓所述移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)這個(gè)已經(jīng)建好的地圖運(yùn)動(dòng)，而不是依賴傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)感知；也可以是利用已知的環(huán)境數(shù)據(jù)和所述傳感器獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。優(yōu)選的，所述傳感器具體采用二維激光雷達(dá)實(shí)時(shí)感知所述飛行器周邊環(huán)境，其中激光雷達(dá)為日本hokuyo的產(chǎn)品。

所述移動(dòng)平臺(tái)為飛行器時(shí)，所述飛行器搭載傳感器時(shí)可使用云臺(tái)對(duì)傳感器進(jìn)行增穩(wěn)，使其姿態(tài)不受移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)變化影響。在安裝時(shí)，將所述二維激光雷達(dá)通過二軸增穩(wěn)云臺(tái)與所述飛行器連接在一起，在所述飛行器姿態(tài)變化的情況下保證所述激光雷達(dá)掃描面永遠(yuǎn)水平。

優(yōu)選的，將獲取的所述環(huán)境數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成所述移動(dòng)平臺(tái)為中心的極坐標(biāo)，方便后續(xù)步驟的計(jì)算。具體的，獲取所述環(huán)境數(shù)據(jù)后，由所述第一理單元141將所述環(huán)境數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成所述移動(dòng)平臺(tái)為中心的極坐標(biāo)。

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換步驟中，如果環(huán)境數(shù)據(jù)本身是笛卡爾坐標(biāo)，則可通過三角函數(shù)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)：

由z(x,y,z)轉(zhuǎn)換為z(α,θ,r)，

本實(shí)施方式中，采用激光雷達(dá)進(jìn)行掃描所述移動(dòng)平臺(tái)周邊環(huán)境，獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)本身就是極坐標(biāo)。極坐標(biāo)中，α角代表點(diǎn)與移動(dòng)平臺(tái)的連線與移動(dòng)平臺(tái)所在水平面形成的垂直方向上的夾角，θ角代表點(diǎn)與移動(dòng)平臺(tái)的連線與移動(dòng)平臺(tái)目標(biāo)朝向所形成的水平方向上的夾角，r代表點(diǎn)與移動(dòng)平臺(tái)之間的距離。

當(dāng)獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)的中心或原點(diǎn)是傳感器本身，但經(jīng)過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后，環(huán)境數(shù)據(jù)的原點(diǎn)被轉(zhuǎn)換為移動(dòng)平臺(tái)的中心。請(qǐng)結(jié)合參閱圖4，為圖3所示移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法中坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換示意圖。其中，d1點(diǎn)表示環(huán)境數(shù)據(jù)中的點(diǎn)；a表示傳感器的中心，b表示移動(dòng)平臺(tái)的中心。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的計(jì)算方法如下：

需要說明的是，當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)中心和傳感器中心距離偏移不大的情況下，可以省略坐標(biāo)中心轉(zhuǎn)換步驟。

進(jìn)一步的，步驟s1還包括將所述第一獲取單元111獲取的所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。所述去噪模塊12將所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，后續(xù)步驟中使用的環(huán)境數(shù)據(jù)優(yōu)選為去噪處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)。具體的，包括濾除所述環(huán)境數(shù)據(jù)中的疑似噪點(diǎn)和包含所述移動(dòng)平臺(tái)自身部分的數(shù)據(jù)，但不限于以上列出的兩種數(shù)據(jù)，還可以為其它類型的數(shù)據(jù)。

環(huán)境數(shù)據(jù)采用點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，剔除所述環(huán)境數(shù)據(jù)中疑似噪點(diǎn)的方法包括：通過判斷所述環(huán)境數(shù)據(jù)中每個(gè)點(diǎn)的反射強(qiáng)度，并設(shè)定強(qiáng)度閾值t，當(dāng)反射強(qiáng)度小于強(qiáng)度閾值t，則判斷其為疑似噪點(diǎn)，進(jìn)行濾除；其中強(qiáng)度閾值t＝kr1+c，其中c表示常數(shù)，k表示強(qiáng)度衰減率，r1表示點(diǎn)到所述飛行器的距離。

若采用雙目相機(jī)時(shí)建立的環(huán)境數(shù)據(jù)是格柵化的，而且格柵尺寸比較大，則是通過判斷環(huán)境數(shù)據(jù)中每個(gè)格柵的占有率，如果占有率低于閾值，則判斷其為疑似噪點(diǎn)，進(jìn)行濾除。

剔除所述環(huán)境數(shù)據(jù)中包括所述移動(dòng)平臺(tái)自身部分的數(shù)據(jù)包括：以所述移動(dòng)平臺(tái)為圓心設(shè)置一個(gè)過濾半徑r，將落在所述過濾半徑r內(nèi)的數(shù)據(jù)去除。若步驟s1中沒有將所述環(huán)境數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成所述移動(dòng)平臺(tái)為中心的極坐標(biāo)的步驟，則以傳感器為圓心設(shè)置一個(gè)過濾半徑。

所述移動(dòng)平臺(tái)自身的部分剔除方法還可以通過所述移動(dòng)平臺(tái)的幾何模型來判斷環(huán)境數(shù)據(jù)中包含所述移動(dòng)平臺(tái)的部分，并進(jìn)行去除。

需要說明的是，當(dāng)所述環(huán)境數(shù)據(jù)中不包含所述移動(dòng)平臺(tái)自身的部分，則剔除所述環(huán)境數(shù)據(jù)中包含所述移動(dòng)平臺(tái)自身部分的數(shù)據(jù)步驟省略。

步驟s2：識(shí)別環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，當(dāng)存在障礙物時(shí)，獲取所述障礙物信息及所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

具體的，通過所述障礙物識(shí)別模塊13識(shí)別所述環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物。所述障礙物識(shí)別模塊13通過對(duì)所述環(huán)境數(shù)據(jù)中的物體邊緣進(jìn)行識(shí)別作為判斷是否有障礙物的依據(jù)。具體通過所述識(shí)別點(diǎn)與所述移動(dòng)平臺(tái)的距離數(shù)據(jù)對(duì)極坐標(biāo)的角度取導(dǎo)，如果導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值高于設(shè)定閾值，則判斷該處為物體邊緣：在實(shí)際應(yīng)用中停留在處理二維環(huán)境數(shù)據(jù)上，但判斷三維環(huán)境中的物體邊緣也是這個(gè)原理。

當(dāng)環(huán)境中的障礙物，尤其是相鄰障礙物數(shù)量較多時(shí)，我們將距離不遠(yuǎn)的障礙物視為一個(gè)大障礙物。具體的，判斷兩個(gè)障礙物距離遠(yuǎn)不遠(yuǎn)有兩個(gè)量，分別是分離角度與絕對(duì)距離，當(dāng)這兩個(gè)量都高于對(duì)應(yīng)設(shè)定閾值時(shí)，則認(rèn)為這兩個(gè)障礙物距離較遠(yuǎn)，判斷其為兩個(gè)獨(dú)立的障礙物；反之，則判斷其為一個(gè)障礙物進(jìn)行計(jì)算。

在識(shí)別出環(huán)境數(shù)據(jù)中的每個(gè)障礙物后，所述障礙物識(shí)別模塊13并讀取每一障礙物的障礙物信息，所述障礙物信息包括在α角與θ角上的起始角度與終止角度、與所述移動(dòng)平臺(tái)的最近距離及所述最近距離發(fā)生的角度，其中α角表示點(diǎn)與所述移動(dòng)平臺(tái)的連線與所述移動(dòng)平臺(tái)所在水平面形成的垂直方向上的夾角，θ角表示點(diǎn)與所述移動(dòng)平臺(tái)的連線與所述移動(dòng)平臺(tái)目標(biāo)朝向所述形成的水平方向上的夾角。

所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通過所述第二獲取單元112獲取，其中，所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。

步驟s3：設(shè)定距離閾值，計(jì)算所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的最短距離，并判斷所述最短距離與所述距離閾值的關(guān)系；

具體的，距離閾值可設(shè)定為5m、8m或10m，或者根據(jù)具體情況賦予其它數(shù)值。

所述第二處理單元142根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和障礙物信息，計(jì)算所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的最短距離，所述判斷單元143判斷所述最短距離與所述距離閾值的關(guān)系，并將判斷結(jié)果信息反饋至所述控制模塊15。

步驟s4：設(shè)定逃離方向，當(dāng)所述最短距離小于所述距離閾值時(shí)，控制所述移動(dòng)平臺(tái)沿所述逃離方向運(yùn)動(dòng)，使所述最短距離大于等于所述距離閾值；當(dāng)所述最短距離大于等于所述距離閾值時(shí)，控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

具體的，當(dāng)所述判斷單元143反饋信息為所述最短距離小于所述距離閾值時(shí)，所述控制模塊15調(diào)用所述第三處理單元144計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于所述障礙物的逃離向量，所述第三處理單元144并將所述逃離向量轉(zhuǎn)換成逃離速度或逃離加速度，形成控制量，然后將所述控制量信息反饋至所述控制模塊15，所述控制模塊15控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行所述控制量；當(dāng)所述判斷單元143反饋信息為所述最短距離大于等于所述距離閾值時(shí)，所述控制模塊15控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)識(shí)別到所述環(huán)境數(shù)據(jù)中的所述障礙物的數(shù)量為多個(gè)，分別計(jì)算對(duì)每個(gè)所述障礙的逃離向量并求和，所述控制量為所述逃離向量之和。所述第三處理單元144并將所述逃離向量之和轉(zhuǎn)換成逃離速度或逃離加速度，此時(shí)所述控制量為對(duì)應(yīng)的逃離速度或逃離加速度。

本實(shí)施例中，逃離向量的計(jì)算公式為：

其中，公式中n為障礙物號(hào)數(shù)，dn為該障礙物距離移動(dòng)平臺(tái)的最短距離，dmax為設(shè)定的距離閾值，koa為逃離向量的放大系數(shù)，為逃離向量的方向，即逃離方向。

逃離方向可根據(jù)不同的情況自行設(shè)定。例如：當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)靠近所述障礙物運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述逃離方向與所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向的夾角呈90-270°，使所述移動(dòng)平臺(tái)至所述障礙物的最短距離大于等于距離閾值即可。優(yōu)選的，定義所述移動(dòng)平臺(tái)沿所述最短距離軌跡并靠近所述障礙物運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)榈谝环较?，所述逃離方向與所述第一方向相反，可使所述移動(dòng)平臺(tái)在最短的時(shí)間內(nèi)調(diào)整所述最短距離，使所述最短距離大于等于距離閾值。其中所述障礙物可以是運(yùn)動(dòng)的，也可以是靜止的。

當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)遠(yuǎn)離所述障礙物運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述逃離方向與所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向的夾角呈0-90°或270-360°。優(yōu)選的，且所述障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)為同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述逃離方向可設(shè)定為與所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向相同的方向，提高所述移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度即可。例如：所述移動(dòng)平臺(tái)為飛行器，所述障礙物為運(yùn)動(dòng)物體，所述飛行器與所述障礙物同向運(yùn)動(dòng)，且所述飛行器位于所述障礙物前方，此時(shí)可通過所述飛行器執(zhí)行逃離向量加速飛行，以避開所述障礙物。

實(shí)施例4

請(qǐng)參閱圖5，為本發(fā)明提供的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)200包括獲取模塊21、去噪模塊22、障礙物識(shí)別模塊23、處理模塊24及控制模塊25。其中所述獲取模塊21、獲取模塊22、障礙物識(shí)別模塊23分別與實(shí)施例1中對(duì)應(yīng)的功能模塊相同，在此不做贅述。

與實(shí)施例1不相同的是，所述處理模塊24包括第一處理單元241、第二處理單元242、判斷單元243、第三處理單元244、第四處理單元245和第五處理單元246，其中所述第一處理單元241、第二處理單元242、判斷單元243、第三處理單元244與實(shí)施例1中的對(duì)應(yīng)功能模塊相同，即在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上所述處理模塊24增加了所述第四處理單元245和第五處理單元246。

第四處理單元245用于根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和所述障礙物信息計(jì)算獲得所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度；第五處理單元246用于根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和所述最高安全速度計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度。

所述控制模塊25包括第一控制單元251和第二控制單元252。所述第一控制單元251用于根據(jù)計(jì)算得到的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度控制所述移動(dòng)平臺(tái)按照所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)；

所述第二控制單元152根據(jù)所述第三處理單元144反饋的信息控制所述移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行所述逃離向量以避開所述障礙物。

實(shí)施例5

本發(fā)明提供一種移動(dòng)平臺(tái)20，請(qǐng)結(jié)合參閱圖6，為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述移動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)20包括實(shí)施例4中的所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)200，根據(jù)所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)200控制所述移動(dòng)平臺(tái)20自動(dòng)規(guī)避障礙物。

實(shí)施例6

本發(fā)明提供一種移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法。請(qǐng)結(jié)合參閱圖7，為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法的另一實(shí)施例的流程示意圖。所述移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法，包括如下步驟：

步驟s1a，與實(shí)施例3中的步驟s1對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述；

步驟s2a，識(shí)別環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，當(dāng)存在障礙物時(shí)，獲取所述障礙物信息及所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；根據(jù)所述障礙物信息和所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度；計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度并控制所述移動(dòng)平臺(tái)按所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)；其中所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度小于等于所述最高安全速度；

具體的，識(shí)別環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，當(dāng)存在障礙物時(shí)，獲取所述障礙物信息及所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的步驟與實(shí)施例3對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述；

根據(jù)所述障礙物信息和所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度的步驟如下：

具體的，通過所述第四處理單元245計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度。所述最高安全速度是根據(jù)距離最近的障礙物與所述移動(dòng)平臺(tái)的距離計(jì)算得出，所述最高安全速度可以保證所述移動(dòng)平臺(tái)在到達(dá)障礙物的安全距離前能夠剎停。在實(shí)際運(yùn)用中，給所述最高安全速度施加一個(gè)單向或雙向的低通濾波，以減少所述移動(dòng)平臺(tái)行為變化突然的情況。

所述最高安全速度的計(jì)算方法如下：

請(qǐng)結(jié)合圖8，為圖7所示移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法中最高安全速度的計(jì)算方法示意圖。其中v1、v3均為定值，v2為變量：

給所述最高安全速度vsafe施加了一個(gè)單向的低通濾波：

vsafe,t,filtered＝0.95×vsafe,t-1+0.05×vsafe,t

此低通濾波只有在|vsafe,t|>|vsafe,t-1|時(shí)才會(huì)啟用，可有效減少移動(dòng)平臺(tái)在全速離開障礙物時(shí)因速度變化較快發(fā)生的不穩(wěn)定情況。

計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度并控制所述移動(dòng)平臺(tái)按所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)的步驟如下：

具體的，通過所述第五處理單元246計(jì)算獲取所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度大于所述最高安全速度，則所述第一控制單元151控制所述移動(dòng)平臺(tái)的速度降至所述最高安全速度，方向不變，此時(shí)最高安全速度為移動(dòng)平臺(tái)的所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度；當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度小于所述最高安全速度，則所述第一控制單元151控制所述移動(dòng)平臺(tái)的速度不變，此時(shí)所述移動(dòng)平臺(tái)本身的運(yùn)動(dòng)速度為所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度。

步驟s3a-s4a，且步驟s3a-s4a的內(nèi)容與實(shí)施例1中步驟s3-s4對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述。

實(shí)施例7

請(qǐng)參閱圖9，為本發(fā)明提供的自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)300包括獲取模塊31、去噪模塊32、障礙物識(shí)別模塊33、處理模塊34及控制模塊35。其中所述獲取模塊31、獲取模塊32、障礙物識(shí)別模塊33及控制模塊35分別與實(shí)施例4中對(duì)應(yīng)的功能模塊相同，在此不做贅述。

與實(shí)施例4不相同的是，所述處理模塊34包括第一處理單元341、第二處理單元342、判斷單元343、第三處理單元344、第四處理單元345、第五處理模塊346和第六處理模塊347，其中所述第一處理單元341、第二處理單元342、判斷單元343、第三處理單元344、第四處理模塊345、第五處理模塊346與實(shí)施例2中的對(duì)應(yīng)功能模塊對(duì)應(yīng)相同，即在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上所述處理模塊34增加了所述第六處理單元347。

所述第六處理單元347用于根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)濾除預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)，以使所述移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞所述預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)的障礙物。

所述預(yù)設(shè)距離可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，如可以為5m、8m或10m等不同數(shù)值。將所述預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行濾除，可提高障礙物識(shí)別的精確度。

實(shí)施例8

本發(fā)明提供一種移動(dòng)平臺(tái)30，請(qǐng)結(jié)合參閱圖10，為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述移動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)30包括實(shí)施例7中的所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)300，根據(jù)所述自動(dòng)規(guī)避碰撞系統(tǒng)300控制所述移動(dòng)平臺(tái)30自動(dòng)規(guī)避障礙物。

實(shí)施例9

本發(fā)明提供一種移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法。請(qǐng)結(jié)合參閱圖11，為本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法的又一實(shí)施例的流程示意圖。所述移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法，包括如下步驟：

步驟s1b，與實(shí)施例3中的步驟s1對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述；

步驟s2b，獲取所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)濾除所述預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)，并在所述預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)識(shí)別環(huán)境數(shù)據(jù)中是否有障礙物，當(dāng)存在障礙物時(shí)，獲取所述障礙物信息；根據(jù)所述障礙物信息和所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度；計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度并控制所述移動(dòng)平臺(tái)按所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)；其中所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度小于等于所述最高安全速度；

其中，獲取所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的步驟與實(shí)施例3中對(duì)應(yīng)相同。

根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)濾除所述預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)，以使所述移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞所述預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)的障礙物。具體的，所述第六處理單元347根據(jù)所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)濾除預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)，以使所述移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞所述預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)的障礙物。其中所述預(yù)設(shè)距離可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，如可以為5m、8m或10m等不同數(shù)值。將所述預(yù)設(shè)距離范圍外的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行濾除，可提高障礙物識(shí)別的精確度。

所述障礙物識(shí)別模塊13在所述預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)識(shí)別是否有障礙物存在，當(dāng)存在障礙物時(shí)，并獲取所述障礙物信息。

根據(jù)所述障礙物信息和所述移動(dòng)平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的最高安全速度的步驟與實(shí)施例6對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述；計(jì)算所述移動(dòng)平臺(tái)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度并控制所述移動(dòng)平臺(tái)按所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)的步驟與實(shí)施例6對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述。

步驟s3b-s4b，且步驟s3b-s4b的內(nèi)容與實(shí)施例3中步驟s3-s5對(duì)應(yīng)相同，在此不做贅述。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法有益效果在于：通過本發(fā)明提供的移動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)規(guī)避碰撞的方法，使所述移動(dòng)平臺(tái)在接近所述障礙物時(shí)可自動(dòng)躲避障礙物，可有效地對(duì)環(huán)境中移動(dòng)的障礙物作出反應(yīng)，使飛行器不會(huì)主動(dòng)與障礙物發(fā)生碰撞，提高了飛行器躲避障礙物的安全性能。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。