CN103116360B - 一种无人机避障控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机避障控制方法，设有无人机子系统和地面站子系统，无人机子系统包含嵌入式飞行控制器和无线数据链的机载端，嵌入式飞行控制器内置卫星定位接收机和高度传感器；地面站子系统包含嵌入式监控计算机和无线数据链的地面端，嵌入式监控计算机内置包含障碍物地理信息的电子地图；在地面站子系统的嵌入式监控计算机内置的电子地图上，确定飞行区域中障碍物的地理位置，建立虚拟的障碍物多边形柱体，并将其形体数据下载到嵌入式飞行控制器，嵌入式飞行控制器实时获取无人机的当前位置并计算出与障碍物多边形柱体的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，实现无人机的自动避障。

Description

一种无人机避障控制方法

技术领域

本发明属于无人飞行器控制技术领域，具体涉及一种无人机避障控制方法，可广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域。

背景技术

无人机控制技术研究是目前国内外大学和研究机构关注的热点之一。近十几年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域，有效克服了有人驾驶飞机空中作业的不足，降低了购买与维护成本，提高了运载工具的安全性。

无人机空中作业时，面临着山脉、建筑物、树木、输电线路等有形障碍物的安全威胁，以及禁飞区、危险区等无形障碍物的约束。因此，针对低空飞行无人机的安全保护，研究障碍物自动避让机制具有非常重要的实际意义，并且所涉及的无人机自动避障系统已或将成为无人机系统中的重要组成部分。

无人机自动避障系统是无人机研究中的一个重点和难点。如何设计有效而又实用的自动避障系统，保障无人机空中作业的安全是亟待解决的问题。目前，国内外针对小型多旋翼无人机的避障系统还很少，所提出的各种避障方法和思想，大多处于仿真阶段，其有效性也有待验证，少有真正使用的避障系统。

申请号为201110031250.8的《一种自动规避障碍物的飞行装置与方法》专利，主要通过超声波测距传感器对障碍物进行定位检测，探测距离有限，多用于玩具飞行器的避障，特别是超声波测距存在盲区，容易受自然环境因素的约束，其对常规无人机的适应性和有效性有待深入验证。

申请号为201120124969.1的《电力巡线无人直升机超低空飞行障碍规避子系统》专利，提出运用测距传感器、视觉传感器和电磁场检测传感器相结合的方法进行电力巡线，提升巡线作业的可靠性。此实用新型针对电力巡线，对于采用视觉传感器，为了获取清晰的图像信息，需要有专业高分辨率影像设备，不仅增加了无人机的负载，且对无人机的控制和续航时间等有不利的影响；由于输电线路的特殊性，输电线路周围的电磁场异常复杂，且受环境等因素影响严重。

申请号为201110458232.8的《一种无人直升机飞行航迹规划方法》的专利，采用地图绘制控件将地图功能添加到航迹规划应用中，实现在高精度数字地图上通过鼠标点选方式确定航迹点以及鼠标拖拽的方式修改航迹点，并且在规划约束条件中考虑了悬停特性等直升机特有的飞行性能。该发明的方案适用于高空飞行或者具有完整GIS信息的情况，适应性较弱。

综上所述，现有技术的无人机避障方法对于无人机低空作业的避障，其效果并非很理想，尚有很多实用性的问题需要解决。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种无人机避障控制系统及其方法，根据无人机飞行环境中障碍物的外形特征，设计一套基于飞行区域柱状空间规划约束的无人机避障控制系统，以增强低空环境下无人机自动避障的能力，提升无人机应用的安全性和可靠性，拓宽其应用范围。

为实现本发明的目的，采取的技术解决方案是：一种无人机避障控制方法，设有无人机子系统和地面站子系统，无人机子系统包含嵌入式飞行控制器和无线数据链的机载端，嵌入式飞行控制器内置卫星定位接收机和高度传感器；地面站子系统包含嵌入式监控计算机和无线数据链的地面端，嵌入式监控计算机内置包含障碍物地理信息的电子地图；嵌入式飞行控制器与无线数据链的机载端通过串行总线连接，嵌入式监控计算机与无线数据链的地面端通过串行总线连接，无线数据链的机载端与无线数据链的地面端通过无线射频通道进行数据通信。其特征在于：在地面站子系统的嵌入式监控计算机内置的电子地图上，确定飞行区域中障碍物的地理位置，建立虚拟的障碍物多边形柱体，定义障碍物多边形柱体的内部为禁止飞行区域，障碍物多边形柱体的外部为允许飞行区域；将障碍物多边形柱体的定义数据通过无线数据链的地面端和无线数据链的机载端下载到嵌入式飞行控制器，嵌入式飞行控制器通过内置的卫星定位接收机和高度传感器实时采集无人机当前的经度、纬度和高度，获得无人机的当前位置并计算出与障碍物多边形柱体的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，由此实现无人机的自动避障；包括以下步骤：

（1）在嵌入式监控计算机内置的二维电子地图上，确定障碍物的地理位置并沿障碍物的二维地理边界用直线段绘制形成闭合多边形状的障碍物边界轮廓线，所用直线段的数量为N，N≥3；其中：

① 对于具有直线边界的障碍物，直接取边界对应的直线段；

② 对于具有外凸弧形边界的障碍物，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧形的弧度大小自行选取，一般情况，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；沿各特征点作弧形的切线，相邻两条切线相交形成交点，由所有交点和两侧端点得到多条与凸弧形相切的直线段；

③ 对于具有内凹弧形边界的障碍物，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧形的弧度大小自行选取，一般情况，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；连接相邻两个特征点形成若干条直线段；

④ 上述①至③中所有直线段共同围成的多边形将包围障碍物的俯视外形，即形成闭合多边形状的边界轮廓线。

（2）将边界轮廓线的每条边向障碍物外侧平移安全距离D_i，形成闭合的避障边界线，其中D_i>0；避障边界线上相邻两条直线段的交点为顶点，顶点V_i的信息包含该点的经度和纬度；其中，i=1~N；

（3）在嵌入式监控计算机内置的三维地图上，将避障边界线竖直向上拉升高度H，H=障碍物相对其基准面的高度+安全高度D_H，原则是D_H>0，由此形成虚拟的障碍物多边形柱体S，S由数据H, V_i; i=1~N定义，障碍物多边形柱体S包含N个竖直侧面和一个水平顶面，基准面为障碍物所处位置的地面；

（4）通过嵌入式监控计算机、无线数据链的地面端和无线数据链的机载端，将障碍物多边形柱体S的定义数据下载到嵌入式飞行控制器；

（5）在无人机飞行过程中，嵌入式飞行控制器通过内置的卫星定位接收机和高度传感器实时、连续地采集无人机当前的经度、纬度和高度，获得无人机当前位置P并计算无人机当前位置P与障碍物多边形柱体S的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，实现无人机的自动避障，具体方法如下：

① 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的外部，则保持无人机当前的飞行状态；

② 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的边界面上，则生成通过P点且指向P点所在边界面外侧的法线向量，并将该法线向量作为无人机的避障轨迹指令；

③ 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的内部，则生成通过P点且指向距P点最近边界面的法线向量，并以该法线向量作为无人机的避障轨迹指令；

④ 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的内部或边界面上时，嵌入式飞行控制器通过无线数据链的机载端向地面站系统发送报警信息。

若障碍物的数量为L，L≥2时，则生成障碍物多边形柱体S的集合SS={S_i，i=1～L}，SS的外部为允许飞行区域。

若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S内部或边界面上，嵌入式飞行控制器将参考原先轨迹生成反向轨迹指令，使无人机退离障碍物多边形柱体S直至无人机新的当前位置P位于障碍物多边形柱体S的外部为止。

任一障碍物多边形柱体S_A之上能够叠加障碍物多边形柱体S_B，S_B的基准面为S_A的顶面，由此形成层层叠加的复合障碍物多边形柱体，以适应具有多截面形状的障碍物；其中，复合障碍物多边形柱体的层数为M，M≥2。

本发明的优点及显着效果：

（1）在嵌入式监控计算机内置的二维电子地图上用直线段绘制形成闭合多边形状的障碍物边界轮廓线，物理意义明确，方法简单，易于操作。

（2）根据障碍物的地理信息和外形轮廓定义障碍物多边形柱体，以实现无人机的障碍物感知与自动避障控制，所设计的自动避障方法物理概念明确，方法简单，易于实现，可有效降低无人机碰撞障碍物的概率，大大提高无人机飞行的安全性。

（3）通过生成障碍物多边形柱体的集合，解决多障碍物避障问题；通过障碍物多边形柱体叠加方法构造复合障碍物多边形柱体，以适应多截面形状的障碍物情况，因而具有良好的环境适应性。

附图说明

图1为无人机避障控制系统结构图；

图2为直线边界障碍物二维示意图；

图3为直线边界障碍物三维示意图；

图4为具有弧形和直线边界的障碍物的二维示意图；

图5为环形障碍物二维示意图；

图6为常规障碍物叠加三维示意图；

图7为上大下小障碍物叠加三维示意图；

图8为金字塔形障碍物叠加三维示意图；

图9为多个障碍物二维示意图。

图10为输电线路避障二维示意图；

图中标记名称：1、无人机子系统，2、地面站子系统，3、嵌入式飞行控制器，4、无线数据链的机载端，5、嵌入式监控计算机，6、无线数据链的地面端，7、卫星定位接收机，8、高度传感器，9、电子地图，10、障碍物，11、子障碍物1，12、子障碍物2，13、子障碍物3，14、边界轮廓线，15、内边界轮廓线，16、外边界轮廓线，17、避障边界线，18、内避障边界线，19、外避障边界线；D_i、安全距离，H、拉升高度，D_H、安全高度，S、障碍物多边形柱体，V_i和V_ij、顶点，X_i、特征点，E_i、边界点，A/B/C/D、电力杆塔。

具体实施方式

实施例1：如图1，基于柱状空间规划约束的无人机避障控制系统，设有无人机子系统1和地面站子系统2；无人机子系统1包含嵌入式飞行控制器3和无线数据链的机载端4，嵌入式飞行控制器3内置卫星定位接收机7和高度传感器8；地面站子系统2包含嵌入式监控计算机5和无线数据链的地面端6，嵌入式监控计算机5内置包含障碍物地理信息的电子地图9；嵌入式飞行控制器3与无线数据链的机载端4通过串行总线连接，嵌入式监控计算机5与无线数据链的地面端6通过串行总线连接，无线数据链的机载端4与无线数据链的地面端6通过无线射频通道进行数据通信。

图2为直线边界障碍物在二维地图上的俯视示意图。针对障碍物10，直接沿边界作直线段，所有直线段形成闭合多边形状的边界轮廓线14。图2中N取5。将边界轮廓线14的每条边向障碍物的外侧平移安全距离D_i，形成闭合的避障边界线17，其中D_i>0；避障边界线17上相邻两条直线段的交点记为顶点V_i，如图中V₁~V₅所示。根据嵌入式监控计算机内置的二维地图可确定顶点V₁~V₅的经纬度信息；其中，i=1~N。

如图3所示，在嵌入式监控计算机内置的三维地图上，将避障边界线17竖直向上拉升高度H，H=障碍物相对其基准面的高度+安全高度D_H，原则是D_H>0，由此形成虚拟的障碍物多边形柱体S，S由H, V_i; i=1~N定义，障碍物多边形柱体S包含N个竖直侧面和一个水平顶面，基准面为障碍物所处位置的地面；障碍物多边形柱体的内部为禁止飞行区域，障碍物多边形柱体的外部为允许飞行区域。

障碍物多边形柱体建立完成之后，通过嵌入式监控计算机5、无线数据链的地面端6和无线数据链的机载端4，将障碍物多边形柱体S的定义数据下载到嵌入式飞行控制器3。在无人机飞行过程中，嵌入式飞行控制器3通过内置的卫星定位接收机7和高度传感器8实时、连续地采集无人机当前的经度、纬度和高度，获得无人机当前位置P并计算无人机当前位置P与障碍物多边形柱体S的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，实现无人机的自动避障，具体方法如下：

① 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的外部，则保持无人机当前的飞行状态；

② 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的边界面上，则生成通过P点且指向P点所在边界面外侧的法线向量，并将该法线向量作为无人机的避障轨迹指令。

③ 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的内部，则生成通过P点且指向距P点最近边界面的法线向量，并以该法线向量作为无人机的避障轨迹指令。

④ 若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的内部或边界面上时，嵌入式飞行控制器3通过无线数据链的机载端4向地面站系统2发送报警信息。

若当前位置P位于障碍物多边形柱体S内部或边界面上，嵌入式飞行控制器3将参考原先轨迹生成反向轨迹指令，使无人机退离障碍物多边形柱体S直至无人机新的当前位置P位于障碍物多边形柱体S的外部为止。

实施例2：如图4所示，对于具有弧形边界的障碍物，用N条直线段包围障碍物的二维地理边界，形成闭合的边界轮廓线14，方法如下：

① 操作者在监控计算机5的内置二维地图9上手动操作，对于直线边界，直接取边界对应的直线段；

② 对于外凸的弧形边界，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧度大小自行选取，一般情况，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；本实施例取5个特征点，即X₁~X₅；沿各特征点作弧形的切线，相邻两条切线相交形成交点，由所有交点和两侧端点得到多条与凸弧形相切的直线段；

③ 对于内凹的弧形边界，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧度大小自行选取，一般情况，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；本实施例取4个特征点，即X₆~X₉；连接相邻两个特征点形成若干条直线段；

④ 上述①至③中所有直线段共同围成的多边形包围着障碍物的俯视外形，即形成闭合多边形状的边界轮廓线14。

边界轮廓线14确定之后，继续确定避障边界线17和障碍物多边形柱体，图4中V₁~V₁₀为顶点，并实施避障操作流程，具体操作同实施例1。

实施例3：如图5所示，对于环形障碍物，分别对环形障碍物的外边界和内边界设置避障边界。图5中10为障碍物，15为内边界轮廓线，16为外边界轮廓线，外边界的避障边界19设置方法同实施例1和实施例2，图中V₁~V₁₆为顶点。

内边界避障边界的确定方法如下：对于直线边界，直接取边界对应的直线段；对于外凸的弧形边界，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧度大小自行选取，一般情况，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；本实施例取4个特征点，即X₁~X₄；沿各特征点作弧形的切线，相邻两条切线相交形成交点，由所有交点和两侧端点得到多条与凸弧形相切的直线段；对于内凹的弧形边界，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧度大小自行选取，一般情况，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；本实施例取4个特征点，即X₅~X₈；连接相邻两个特征点形成若干条直线段；以上所有的直线段共同围成的多边形包含着障碍物的俯视外形，即形成闭合多边形状的边界轮廓线15；将内边界轮廓线15的每条边向障碍物的外部平移安全距离D_i，形成闭合的内避障边界线18，其中D_i>0，i=1~N。

内避障边界线18和外避障边界线19确定之后，将两者竖直向上拉升高度H，H=障碍物相对其基准面的高度+安全高度D_H，原则是D_H>0，其中障碍物相对其基准面的高度由三维地图上的信息确定，由此形成虚拟的障碍物多边形柱体S，S由数据H, V_i; i=1~N定义，且包含N个竖直侧面和一个水平顶面，基准面为障碍物所处位置的地面；障碍物多边形柱体的内部为禁止飞行区域，障碍物多边形柱体的外部为允许飞行区域。本实施例中，障碍物多边形柱体S包含5个外竖直侧面、11个内竖直侧面和1个水平顶面，基准面为障碍物所处位置的地面。障碍物多边形柱体确定之后，接下来进行的避障操作同直线边界障碍物。

实施例4：如图6所示，对于沿高度方向具有多截面形状的障碍物，分别对子障碍物为11、12和13建立边界轮廓线和避障边界线，具体方法同实施例1～实施例3。避障边界线确定之后，确定障碍物多边形柱体，方法同实施例1～实施例3。其中，子障碍物11对应的障碍物多边形柱体记为S_A，子障碍物12对应的障碍物多边形柱体记为S_B，S_B的基准面为S_A的顶面，子障碍物13对应的障碍物多边形柱体记为S_C，S_C的基准面为S_B。在障碍物叠加情况中，对于非底层的障碍物，其障碍物多边形柱体的高度信息H取障碍物的高度。由S_A、S_B和S_C叠加构成复合障碍物多边形柱体后，接下来进行的避障操作流程同实施例1。

实施例5：如图7所示，对于图7中具有上大下小多截面形状的障碍物情况，将子障碍物12的边界轮廓线作为整个障碍物的边界轮廓线，由此构建避障边界线和障碍物多边形柱体，其方法同实施例1。障碍物多边形柱体确定之后，避障操作流程同实施例1。

实施例6：如图8所示，对于金字塔形的障碍物，可视为类似于实施例4中多层障碍物叠加的情况。在监控计算机5上，操作者人为地将障碍物划分为K层，每一层作为一个障碍物，对每一层建立障碍物多边形柱体。图8中将障碍物划分为3层，分别为障碍物11、12和13，然后将金字塔障碍物等效为如图6所示的障碍物，接下来的障碍物多边形柱体的建立方法及避障操作流程同实施例4。

实施例7：如图9所示，对于工作区域内存在多个障碍物的情况，所述的无人机避障控制方法如下：分别对每一个障碍物建立障碍物多边形柱体，建立方法见实施例1~6。在图9中，障碍物的数量为3，则生成障碍物多边形柱体集合SS={S_i，i=1～3}，SS的外部为允许飞行区域。障碍物多边形柱体确定之后，避障操作流程同实施例1，图中V₁₁~V₁₄、V₂₁~V₂₈、V₃₁~V₃₅为顶点。

实施例8：如图10所示，障碍物为输电线路时的情况。在包含输电线路的二维电子地图中，A、B、C、D为电力杆塔。设无人机的活动区域仅涉及B、C两个电力杆塔之间的输电线路。首先，选取边界点：在每个电力杆塔上选取距离电力杆塔中心线最远的外侧两点，以其在地面的投影点作为边界点，如E₁、E₂、E₃和E₄四个点；连接相邻两点组成的闭合多边形即为障碍物10，其边界作为边界轮廓线14；将边界轮廓线14的每条边向障碍物的外侧平移安全距离D_i，形成闭合的避障边界线17，其中D_i>0。障碍物多边形柱体的确定和避障操作流程同实施例1。图中V₁~V₄为顶点。

在本说明书中未作详细描述的内容均属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种无人机避障控制方法，设有无人机子系统和地面站子系统，无人机子系统包含嵌入式飞行控制器和无线数据链的机载端，嵌入式飞行控制器内置卫星定位接收机和高度传感器；地面站子系统包含嵌入式监控计算机和无线数据链的地面端，嵌入式监控计算机内置包含障碍物地理信息的电子地图；嵌入式飞行控制器与无线数据链的机载端通过串行总线连接，嵌入式监控计算机与无线数据链的地面端通过串行总线连接，无线数据链的机载端与无线数据链的地面端通过无线射频通道进行数据通信；其特征在于：在地面站子系统的嵌入式监控计算机内置的电子地图上，确定飞行区域中障碍物的地理位置，建立虚拟的障碍物多边形柱体，定义障碍物多边形柱体的内部为禁止飞行区域，障碍物多边形柱体的外部为允许飞行区域；将障碍物多边形柱体的定义数据通过无线数据链的地面端和无线数据链的机载端下载到嵌入式飞行控制器，嵌入式飞行控制器通过内置的卫星定位接收机和高度传感器实时采集无人机当前的经度、纬度和高度，获得无人机的当前位置并计算出与障碍物多边形柱体的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，由此实现无人机的自动避障；包括以下步骤：

(1)在嵌入式监控计算机内置的二维电子地图上，确定障碍物的地理位置并沿障碍物的二维地理边界用直线段绘制形成闭合多边形状的障碍物边界轮廓线，所用直线段的数量为N，N≥3；其中：

①对于具有直线边界的障碍物，直接取边界对应的直线段；

②对于具有外凸弧形边界的障碍物，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧形的弧度大小选取，点数≥3，位置均匀分布，且随弧度增大，点数增多；沿各特征点作弧形的切线，相邻两条切线相交形成交点，由所有交点和两侧端点得到多条与凸弧形相切的直线段；

③对于具有内凹弧形边界的障碍物，在弧形边界上选取包含弧形边界起始和结束端点在内的多个特征点，点数及位置由地面操作者根据弧形的弧度大小选取，点数≥3，位置均匀分布，且弧度越大，点数越多；连接相邻两个特征点形成若干条直线段；

④上述①至③中所有直线段共同围成的多边形将包围障碍物的俯视外形，即形成闭合多边形状的边界轮廓线；

(2)将边界轮廓线的每条边向障碍物外侧平移安全距离D_i，形成闭合的避障边界线，D_i>0；避障边界线上相邻两条直线段的交点为顶点，顶点V_i的信息包含该点的经度和纬度，i＝1～N；

(3)在嵌入式监控计算机内置的三维地图上，将避障边界线竖直向上拉升高度H，H＝障碍物相对其基准面的高度+安全高度D_H，D_H>0，由此形成虚拟的障碍物多边形柱体S，S由数据H,V_i；i＝1～N定义，障碍物多边形柱体S包含N个竖直侧面和一个水平顶面，基准面为障碍物所处位置的地面；

(4)通过嵌入式监控计算机、无线数据链的地面端和无线数据链的机载端，将障碍物多边形柱体S的定义数据下载到嵌入式飞行控制器；

(5)在无人机飞行过程中，嵌入式飞行控制器通过内置的卫星定位接收机和高度传感器实时、连续地采集无人机当前的经度、纬度和高度，获得无人机当前位置P并计算无人机当前位置P与障碍物多边形柱体S的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，实现无人机的自动避障，具体方法如下：

①若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的外部，则保持无人机当前的飞行状态；

②若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的边界面上，则生成通过P点且指向P点所在边界面外侧的法线向量，并将该法线向量作为无人机的避障轨迹指令；

③若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的内部，则生成通过P点且指向距P点最近边界面的法线向量，并以该法线向量作为无人机的避障轨迹指令；

④若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S的内部或边界面上时，嵌入式飞行控制器通过无线数据链的机载端向地面站系统发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的无人机避障控制方法，其特征在于：若障碍物的数量为L，L≥2时，则生成障碍物多边形柱体S的集合SS＝{S_i，i＝1～L}，SS的外部为允许飞行区域。

3.根据权利要求1所述的无人机避障控制方法，其特征在于：步骤(5)的②和③的另一种自动避障方法为：若无人机当前位置P位于障碍物多边形柱体S内部或边界面上，嵌入式飞行控制器将参考原先轨迹生成反向轨迹指令，使无人机退离障碍物多边形柱体S直至无人机新的当前位置P位于障碍物多边形柱体S的外部为止。

4.根据权利要求1所述的无人机避障控制方法，其特征在于：任一障碍物多边形柱体S_A之上能够叠加障碍物多边形柱体S_B，S_B的基准面为S_A的顶面，由此形成层层叠加的复合障碍物多边形柱体，以适应具有多截面形状的障碍物；其中，复合障碍物多边形柱体的层数为M，M≥2。