CN116679757B - 无人飞行器的避障方法和无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请适用于无人飞行器控制技术领域，提供了无人飞行器的避障方法和无人飞行器，其中，方法包括：获取与目标无人飞行器编队作业的各协作无人飞行器的通信信息；根据各协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，其中，碰撞参数用于描述目标无人飞行器与相应协作无人飞行器发生碰撞的概率；将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为目标无人飞行器的危险无人飞行器；根据危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，避障处理包括降低目标无人飞行器的飞行速度。本申请实施例可以实现编队作业的各无人飞行器之间有效避障。

Description

无人飞行器的避障方法和无人飞行器

技术领域

本申请属于无人飞行器控制技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的避障方法和无人飞行器。

背景技术

无人飞行器是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。目前无人飞行器被广泛应用在搜救、勘测、搜查、巡检、拍摄植保等技术领域，无人飞行器可以单独执行飞行任务，也可以由多个无人飞行器组成无人飞行器编队协同执行飞行任务。

由多个无人飞行器组成无人飞行器编队协同执行飞行任务时，多无人飞行器之间可能发生碰撞，导致无人飞行器执行飞行任务时存在安全隐患，也即是，相关技术中，需要对编队协同执行飞行任务的多个无人飞行器进行避障。

发明内容

本申请实施例提供了无人飞行器的避障方法和无人飞行器，旨在解决相关技术中，由多个无人飞行器组成无人飞行器编队协同执行飞行任务时，多无人飞行器之间可能发生碰撞，导致无人飞行器执行飞行任务时存在安全隐患的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种无人飞行器的避障方法，应用于目标无人飞行器，该方法包括：

获取与目标无人飞行器编队作业的各协作无人飞行器的通信信息，通信信息包括飞行位置和飞行速度；

根据各协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，其中，碰撞参数用于描述目标无人飞行器与相应协作无人飞行器发生碰撞的概率；

将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为目标无人飞行器的危险无人飞行器；

根据危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，避障处理包括降低目标无人飞行器的飞行速度。

第二方面，本申请实施例提供了一种无人飞行器的避障装置，应用于目标无人飞行器，该装置包括：

信息获取单元，用于获取与目标无人飞行器编队作业的各协作无人飞行器的通信信息，通信信息包括飞行位置和飞行速度；

参数确定单元，用于根据各协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，其中，碰撞参数用于描述目标无人飞行器与相应协作无人飞行器发生碰撞的概率；

危险确定单元，用于将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为目标无人飞行器的危险无人飞行器；

避障执行单元，用于根据危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，避障处理包括降低目标无人飞行器的飞行速度。

第三方面，本申请实施例提供了一种无人飞行器，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述无人飞行器的避障方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述无人飞行器的避障方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在无人飞行器上运行时，使得无人飞行器执行上述无人飞行器的避障方法。

本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：编队作业的目标无人飞行器，通过与编队作业中的各协作无人飞行器进行通信，来实时获取各协作无人飞行器的飞行位置，从而基于目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置和各协作无人飞行器的飞行位置，来确定每个协作无人飞行器对应的碰撞参数，该碰撞参数用于描述目标无人飞行器与该协作无人飞行器发生碰撞的概率，由于通过多个位置点的位置来计算碰撞参数，参与计算的数据比较简单，计算复杂度相对较低，有助于提高数据处理速度从而提高无人飞行器的避障效率。另外，目标无人飞行器基于每个协作无人飞行器对应的碰撞参数，从多个协作无人飞行器中选取出目标无人飞行器最有可能碰撞上的危险无人飞行器，从而基于危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，可以实现准确确定障碍物，从而进行准确避障，有助于提高无人飞行器的避障准确率。另外，通过降低目标无人飞行器的飞行速度，可以拉开目标无人飞行器与危险无人飞行器之间的距离，可以实现有效避障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请实施例提供的一种无人飞行器的避障方法的实现流程图；

图2是本申请实施例提供的各个位置点之间的关系示意图；

图3是本申请实施例提供的确定目标无人飞行器的危险无人飞行器的流程示意图；

图4是本申请实施例提供的控制目标无人飞行器飞行的一个流程示意图；

图5是本申请实施例提供的控制目标无人飞行器飞行的另一个流程示意图；

图6是本申请实施例提供的编队作业的多个无人飞行器的协作场景示意图；

图7是本申请实施例提供的无人飞行器的避障装置的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的无人飞行器的结构示意图。

实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其它一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其它方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其它方式另外特别强调。

为了说明本申请的技术方案，下面通过以下实施例来进行说明。

请参阅图1，本申请实施例提供一种无人飞行器的避障方法，如图1所示，无人飞行器的避障方法可以包括如下步骤101-步骤104。

步骤101，获取与目标无人飞行器编队作业的各协作无人飞行器的通信信息。

其中，通信信息包括飞行位置和飞行速度。上述飞行位置通常实现为地图坐标。比如，可以实现为在地形图中的坐标。实践中，上述通信信息还可以包括任务状态信息和导航状态信息等。其中，任务状态信息用于指示任务是否完成。导航状态信息用于指示导航过程所处的状态，比如，起飞状态、作业状态、返航状态、降落状态等。

上述目标无人飞行器通常是编队作业的多个无人飞行器中的任一无人飞行器。协作无人飞行器通常是编队作业的多个无人飞行器中除目标无人飞行器之外的任一无人飞行器。

在本实施例中，上述无人飞行器的避障方法的执行主体通常为目标无人飞行器。实践中，目标无人飞行器可以与各个协作无人飞行器进行通信，从而得到各协作无人飞行器的通信信息。

实际应用中，编队作业的每个无人飞行器可以实时广播自身的通信信息。也即是，编队作业的每个无人飞行器可以接收到其它无人飞行器实时广播的通信信息。

步骤102，根据各协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数。

其中，碰撞参数用于描述目标无人飞行器与相应协作无人飞行器发生碰撞的概率。

实践中，目标无人飞行器通常是按照预先设定的航线飞行，航线由多个航点组成，航点的类型可以包括初始航点（Home）、起飞航点、作业航点、准将航点，等等。其中，初始航点为无人飞行器起飞前在地面上的位置。起飞航点为无人飞行器从初始航点完成起飞准备进入航线的位置。作业航点通常为无人飞行器的执行任务的位置，比如，可以是抛投物资的位置。准将航点通常是无人飞行器完成作业返航后准备开始降落的位置。

实际应用中，编队作业中的每个无人飞行器的航线通常包括作业航线和返航线路。作业过程中，无人飞行器按照作业航线飞行，返航过程中，无人飞行器按照返航线路飞行。返航线路通常为作业航线的逆向航线，返航线路对应的飞行高度通常与作业航线对应的飞行高度不同。这样，无人飞行器在完成作业任务之后，可以有效返回。在一些应用场景中，为了不影响其它无人飞行器正常作业，比如，投放物资，返航线路对应的飞行高度，通常高于作业航线对应的飞行高度。

实践中，碰撞参数可以包括以下至少一项子参数：横向偏移距离、偏移夹角和相对距离。

其中，横向偏移距离为协作无人飞行器的位置点与目标线之间的距离，目标线为目标无人飞行器的位置点与目标无人飞行器的下一航点所在的直线。

偏移夹角为对象线与目标线之间的夹角。其中，对象线为目标无人飞行器的位置点与协作无人飞行器的位置点所在的直线。

相对距离为目标无人飞行器的位置点与协作无人飞行器的位置点之间的直线距离。

实践中，在碰撞参数包括横向偏移距离、偏移夹角和相对距离中的一者或多者时，通常是协作无人飞行器对应的碰撞参数的取值越大，目标无人飞行器与该协作无人飞行器发生碰撞的概率越小。

在一些可选的实现方式中，上述执行主体可以将各项子参数分别对应的概率系数的和值，确定为碰撞概率。实践中，可以预先存储有横向偏移距离与概率系数之间的对应关系、偏移夹角与概率系数之间的对应关系、相对距离与概率系数之间的对应关系。这样，上述执行主体可以通过数值查找的方式，查找到各项子参数分别对应的概率系数。实践中，横向偏移距离与概率系数通常成反比，偏移夹角与概率系数通常成反比，相对距离与概率系数通常成反比，也即是，通常是碰撞参数的取值越大，则概率系数越小，碰撞参数所描述的碰撞概率越小。

图2为本申请实施例提供的各个位置点之间的关系示意图。如图2所示，A点为目标无人飞行器的位置点，B点为一协作无人飞行器的位置点，C点为目标无人飞行器的下一航点，D为B点到A、C所在直线的垂足。此时，d为横向偏移距离，θ为偏移夹角，r为相对距离。

进一步结合图2，在A、B、C三个位置点的坐标已知的情况下，可以计算得到横向偏移距离、偏移夹角和相对距离。具体地，上述执行主体可以采用如下公式（1）计算得到横向偏移距离d。

（1）

上述执行主体可以采用如下公式（2）计算得到偏移夹角θ。（2）

其中，为从A点到C点的向量，/>为从A点到B点的向量，/>为两个向量的点乘，/>为向量取模符号。此时，/>即为上述相对距离r。

在本实施例的一些可选的实现方式中，在碰撞参数包括横向偏移距离、偏移夹角和相对距离时，上述步骤102中，上述根据各协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，可以包括：针对各协作无人飞行器，根据相应协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器相对于目标无人飞行器的横向偏移距离、偏移夹角和相对距离。

这里，在碰撞参数同时包括横向偏移距离、偏移夹角和相对距离三者时，针对每个协作无人飞行器，上述执行主体可以采用该协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，直接计算得到该协作无人飞行器对应的横向偏移距离、偏移夹角和相对距离。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述步骤102还可以通过如下步骤一至步骤三实现。

步骤一，根据协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定协作无人飞行器的横向偏移距离。

步骤二，在横向偏移距离小于预设下限偏移距离时，确定偏移夹角。

其中，上述预设下限偏移距离通常是预先设定的距离值，预设下限偏移距离通常用于限定横向偏移距离的下限值。实践中，上述预设下限偏移距离通常为无人飞行器的轴距。轴距是用来表达无人飞行器尺寸的一个重要数据，指的是处于对角线的两个电机轴心的距离。

步骤三，在偏移夹角小于预设下限角度阈值时，确定相对距离。

其中，上述预设下限角度阈值通常是预先设定的角度值，预设下限角度阈值通常用于限定偏移夹角的下限值。实践中，上述预设下限角度阈值可以为40度、45度等。

本实施例中，针对每个协作无人飞行器，上述执行主体可以先采用各个位置点的坐标，计算得到该协作无人飞行器对应的横向偏移距离。之后，执行主体可以将该横向偏移距离与预设下限偏移距离进行比较，若横向偏移距离小于预设下限偏移距离，此时，可以继续执行步骤二。反之，若横向偏移距离大于或者等于预设下限偏移距离，则说明该协作无人飞行器未处在目标无人飞行器的航线上，目标无人飞行器当前不存在与该协作无人飞行器发生碰撞的可能，无需继续执行步骤二和三。

另外，在横向偏移距离小于预设下限偏移距离时，执行主体可以继续执行步骤二，以及采用各个位置点的坐标，计算得到该协作无人飞行器对应的偏移夹角。之后，可以将该偏移夹角与预设下限角度阈值进行比较，若偏移夹角小于预设下限角度阈值，可以继续执行步骤三。反之，若偏移夹角大于或者等于预设下限角度阈值，则说明该协作无人飞行器未处在目标无人飞行器的前方，目标无人飞行器当前不存在与该协作无人飞行器发生碰撞的可能，无需继续执行步骤三。

需要说明的是，只有在满足相应条件的情况下，才进行各项子参数的计算，可以节省不必要的计算资源的损耗，有助于提高数据处理效率从而进一步提高无人飞行器的避障效率。

步骤103，将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为目标无人飞行器的危险无人飞行器。

其中，上述预设碰撞条件通常是预先设定的用于选取危险无人飞行器的条件。实践中，通常是将对应碰撞概率大的协作无人飞行器选取为危险无人飞行器。

实践中，上述预设碰撞条件可以包括但不限于以下至少一个子条件：第一条件、第二条件、第三条件和第四条件。其中，第一条件包括横向偏移距离小于预设下限偏移距离，第二条件包括偏移夹角小于预设下限角度阈值，第三条件包括相对距离小于预设安全距离，第四条件包括选取相对距离最小的协作无人飞行器。其中，上述预设下限偏移距离通常为无人飞行器的轴距。轴距是用来表达无人飞行器尺寸的一个重要数据，指的是处于对角线的两个电机轴心的距离。上述预设安全距离通常是预先设定的距离值。

在一些可选的实现方式中，上述执行主体可以将对应偏移夹角最小的协作无人飞行器确定为危险无人飞行器。

在一些可选的实现方式中，上述执行主体可以将对应相对距离最小的协作无人飞行器确定为危险无人飞行器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述预设碰撞条件可以同时包括第一条件、第二条件、第三条件和第四条件。此时，上述步骤103可以通过如下步骤301至步骤303实现。

图3为本申请实施例提供的确定目标无人飞行器的危险无人飞行器的流程示意图。

步骤301，选取横向偏移距离满足第一条件、偏移夹角满足第二条件且相对距离满足第三条件的协作无人飞行器，作为候选无人飞行器。

步骤302，若候选无人飞行器有一个，则将候选无人飞行器确定为危险无人飞行器。

步骤303，若候选无人飞行器有多个，则将满足第四条件的候选无人飞行器确定为危险无人飞行器。

本实施例中，预设碰撞条件同时包括多个子条件，通过多个子条件可以实现准确筛选出目标无人飞行器最有可能碰撞上的协作无人飞行器，从而将该协作无人飞行器确定为危险无人飞行器，可以实现准确确定障碍物，从而进行准确避障，有助于提高无人飞行器的避障准确率。

步骤104，根据危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，避障处理包括降低目标无人飞行器的飞行速度。

这里，目标无人飞行器可以采用危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，以避免与危险无人飞行器发生碰撞，从而保障目标无人飞行器的飞行安全。

实际应用中，通过降低目标无人飞行器的飞行速度，可以拉开目标无人飞行器与危险无人飞行器之间的距离，可以实现有效避障。

本实施例提供的无人飞行器的避障方法，编队作业的目标无人飞行器，通过与编队作业中的各协作无人飞行器进行通信，来实时获取各协作无人飞行器的飞行位置，从而基于目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置和各协作无人飞行器的飞行位置，来确定每个协作无人飞行器对应的碰撞参数，该碰撞参数用于描述目标无人飞行器与该协作无人飞行器发生碰撞的概率，由于通过多个位置点的位置来计算碰撞参数，参与计算的数据比较简单，计算复杂度相对较低，有助于提高数据处理速度从而提高无人飞行器的避障效率。另外，目标无人飞行器基于每个协作无人飞行器对应的碰撞参数，从多个协作无人飞行器中选取出目标无人飞行器最有可能碰撞上的危险无人飞行器，从而基于危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，可以实现准确确定障碍物，从而进行准确避障，有助于提高无人飞行器的避障准确率。另外，通过降低目标无人飞行器的飞行速度，可以拉开目标无人飞行器与危险无人飞行器之间的距离，可以实现有效避障。

在本实施例的一些可选的实现方式中，避障处理包括将目标无人飞行器的飞行速度调整为与危险无人飞行器的飞行速度一致。

这里，将目标无人飞行器的飞行速度降为与危险无人飞行器的飞行速度一致，从而使得目标无人飞行器与危险无人飞行器保持相对静止运动，可以在保障目标无人飞行器与危险无人飞行器不会发生碰撞的同时，保障目标无人飞行器快速完成作业任务。

在本实施例的一些可选的实现方式中，在检测到目标无人飞行器的前方存在对象无人飞行器时，执行上述步骤102。其中，对象无人飞行器为与目标无人飞行器距离小于预设安全间隔距离的协作无人飞行器。上述预设安全间隔距离可以与上述预设安全距离相同，也可以大于上述预设安全距离。实践中，上述预设安全间隔距离可以为上述预设安全距离的2倍。

这里，目标无人器可以安装有前向测距传感器，比如，激光雷达传感器、红外传感器、超声传感器、深度相机等，该前向测距传感器可以用于检测目标无人飞行器与前方的协作无人飞行器之间的距离。

需要说明的是，只有在检测到目标无人飞行器的前方存在对象无人飞行器时，才执行上述步骤102，开始进行避障，可以避免不必要的计算资源的损耗，有助于提高无人飞行器的计算资源利用率。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述无人飞行器的避障方法还可以包括如下步骤401至步骤402。图4为本申请实施例提供的控制目标无人飞行器飞行的一个流程示意图。

步骤401，目标无人飞行器在作业过程中，当在第一预设信息接收时长内未接收到协作无人飞行器的通信信息时，确定目标无人飞行器存在故障。

其中，上述第一预设信息接收时长通常是预先设定的时长值，比如，可以为2秒、5秒等。

步骤402，将目标无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度，以及控制目标无人飞行器按照异常返航线路返航。

其中，上述异常返航高度通常是预先设定的飞行高度。异常返航高度与作业高度不同。实际应用中，为了不影响其它无人飞行器正常作业，比如，投放物资，异常返航高度通常高于作业高度。

上述异常返航线路通常是预先设定的返航路线。实践中，出现故障的无人飞行器通常是按照作业航线的逆向航线返航，也即是，异常返航线路为作业航线的逆向航线。实践中，异常返航线路对应的异常返航高度，通常高于作业航线对应的作业高度。

这里，在目标无人飞行器较长时间未接收到任一协作无人飞行器的通信信息时，通常说明目标无人飞行器存在故障。此时，目标无人飞行器可以改变自身飞行高度，并按照异常返航线路返航，可以实现在不影响其它无人飞行器作业的情况下，安全返航。

在一些可选的实现方式中，由于无人飞行器抬高的速度越快，对后面的无人飞行器的影响就越小。针对任一无人飞行器，对该无人飞行器的飞行高度进行调整时，通常是将该无人飞行器的横向速度调整为0以及将纵向速度调整为最大纵向速度，从而实现快速地将无人飞行器的飞行高度抬高，以尽量减小对后方无人飞行器的影响。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述无人飞行器的避障方法还可以包括如下步骤501至步骤502。图5为本申请实施例提供的控制目标无人飞行器飞行的另一个流程示意图。

步骤501，目标无人飞行器在作业过程中，当在第二预设信息接收时长内未接收到目标协作无人飞行器的通信信息时，确定目标协作无人飞行器存在故障，控制目标无人飞行器进入悬停状态。

其中，上述目标协作无人飞行器可以为任一协作无人飞行器。

其中，上述第二预设信息接收时长通常是预先设定的时长值。比如，可以为5秒、6秒等。实践中，第二预设信息接收时长可以与上述第一预设信息接收时长相同，也可以与上述第一预设信息接收时长不同。本实施例对第二预设信息接收时长和第一预设信息接收时长的具体时长值不做限定，可以结合实际需求进行选取设定。

这里，在目标无人飞行器较长时间未接收到某一个协作无人飞行器的通信信息时，可以判定该协作无人飞行器可能存在故障。为了便于描述，将该存在故障的协作无人飞行器记作目标协作无人飞行器。在确定存在目标协作无人飞行器时，目标无人飞行器可以进入悬停状态。处于悬停状态时，目标无人飞行器悬停。

步骤502，在检测到目标协作无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度时，控制目标无人飞行器进入飞行状态。

这里，目标无人飞行器可以通过多种方式检测目标协作无人飞行器是否已经调整为异常返航高度。

作为一个示例，目标无人飞行器可以在悬停预设悬停时长之后，确定目标协作无人飞行器已经调整为异常返航高度。其中，上述预设悬停时长可以是预先设定的时长值。比如，5秒。实践中，该预设悬停时长通常与无人飞行器从作业高度到异常返航高度所需的时长正相关。

作为另一个示例，由于目标协作无人飞行器在一段时间之后可能恢复通信，目标无人飞行器也可以是在接收到目标协作无人飞行器发送的指示已到达异常返航高度的通信信息后，确定目标协作无人飞行器已经调整为异常返航高度。

本实施例中，在确定目标协作无人飞行器已经调整为异常返航高度时，目标无人飞行器可以进入飞行状态，继续作业。这里，目标无人飞行器在发现协作无人飞行器出现故障时，主动悬停，以等待该出现故障的协作无人飞行器的高度调整到异常返航高度之后继续作业，可以保障编队作业中各无人飞行器的飞行安全。

需要说明的是，目标无人飞行器在作业过程中，若目标无人飞行器最近一次获取的目标协作无人飞行器的通信信息指示该目标协作无人飞行器已经处于返航过程中，此时，若目标无人飞行器确定目标协作无人飞行器存在故障，则目标无人飞行器通常不响应目标协作无人飞行器的故障，也即是，可以不执行上述步骤501和步骤502。目标无人飞行器仅在需要悬停的情况下才进行悬停，可以加快作业速度，从而实现目标无人飞行器更快地完成作业任务。

在一些应用场景中，目标协作无人飞行器为处于作业过程中的出现故障的协作无人飞行器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述无人飞行器的避障方法还可以包括如下步骤：在检测到目标无人飞行器处于作业过程的末个航点时，将目标无人飞行器的飞行高度调整为正常返航高度，以及控制目标无人飞行器按照正常返航线路返航。

其中，上述正常返航高度通常是预先设定的飞行高度。实践中，上述正常返航高度与作业高度不同。实际应用中，为了不影响其它无人飞行器正常作业，比如，投放物资，正常返航高度通常高于作业高度。

实际应用中，上述正常返航高度、上述异常返航高度、作业高度，三者之间通常不相同。不同状态下的无人飞行器的飞行高度不同，可以保障编队作业过程中，各种状态下的无人飞行器的飞行安全。

上述正常返航线路通常是预先设定的返航路线。实践中，无人飞行器通常是按照作业航线逆向返航。也即是，正常返航线路为作业航线的逆向航线。实践中，正常返航线路对应的正常返航高度，通常高于作业航线对应的作业高度。

另外，考虑到无人飞行器可能在任何位置出现故障，为了减小出现故障的无人飞行器因为改变飞行高度给其它无人飞行器造成的影响，正常返航高度通常大于上述异常返航高度，且异常返航高度通常大于作业高度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述无人飞行器的避障方法还可以包括如下步骤：目标无人飞行器在返航的过程中，若在第一预设信息接收时长内未接收到协作无人飞行器的通信信息，则继续控制目标无人飞行器按照目标返航线路返航，目标返航线路包括正常返航线路和异常返航线路。

这里，在目标无人飞行器返航的过程中，若在较长时间内没有接收到任一协作无人飞行器的通信信息，则说明目标无人飞行器出现故障，此时，目标无人飞行器按照既有的目标返航线路进行返航，比如，若目标无人飞行器当前处于正常返航线路，则按照既有的正常返航线路继续返航，若目标无人飞行器当前处于异常返航线路，则按照既有的异常返航线路继续返航，如此，可以实现在无人飞行器在返航过程中出现通信故障时，有效控制通信故障的无人飞行器安全返航。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述无人飞行器的避障方法还可以包括如下步骤：目标无人飞行器在正常返航的过程中，若在第二预设信息接收时长内未接收到目标协作无人飞行器的通信信息，则继续控制目标无人飞行器按照正常返航线路返航。

这里，在目标无人飞行器返航的过程中，若较长时间未接收到目标协作无人飞行器的通信信息时，可以判定该目标协作无人飞行器可能存在故障。由于目标无人飞行器在正常返航的过程中飞行高度通常大于异常返航高度，也即是，目标协作无人飞行器的出现不会给正常返航过程中的目标无人飞行器造成影响，因此，存在目标协作无人飞行器时，目标无人飞行器可以按照正常返航线路返航。

图6为本申请实施例提供的编队作业的多个无人飞行器的协作场景示意图。

如图6所示，编队作业的无人飞行器可以有n个，分别为无人飞行器1至无人飞行器n。针对每个无人飞行器，该无人飞行器正常作业时，该无人飞行器按照作业航线并以作业高度飞行；作业完成时，该无人飞行器的飞行高度调整为正常返航高度并按照正常返航线路返航；在作业过程中出现故障时，该无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度并按照异常返航线路返航。图6中，正常返航线路和异常返航线路均为作业航线的逆向航线。

对应于上文实施例的无人飞行器的避障方法，图7示出了本申请实施例提供的无人飞行器的避障装置700的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。参照图7，该装置包括信息获取单元701、参数确定单元702、危险确定单元703和避障执行单元704。

信息获取单元701，用于获取与目标无人飞行器编队作业的各协作无人飞行器的通信信息，通信信息包括飞行位置和飞行速度；

参数确定单元702，用于根据各协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，其中，碰撞参数用于描述目标无人飞行器与相应协作无人飞行器发生碰撞的概率；

危险确定单元703，用于将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为目标无人飞行器的危险无人飞行器；

避障执行单元704，用于根据危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，避障处理包括降低目标无人飞行器的飞行速度。

在一些实施例中，参数确定单元702具体用于：针对各协作无人飞行器，根据相应协作无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器相对于目标无人飞行器的横向偏移距离、偏移夹角和相对距离；

其中，碰撞参数包括横向偏移距离、偏移夹角和相对距离，横向偏移距离为相应协作无人飞行器的位置点与目标线之间的距离，目标线为目标无人飞行器的位置点与目标无人飞行器的下一航点所在的直线。

在一些实施例中，参数确定单元702包括第一确定模块和第二确定模块。

第一确定模块，用于确定相应协作无人飞行器相对于目标无人飞行器的横向偏移距离；

第二确定模块，用于在横向偏移距离小于预设下限偏移距离时，确定偏移夹角；以及在偏移夹角小于预设下限角度阈值时，确定相对距离。

在一些实施例中，危险确定单元703候选选取模块和危险确定模块。

候选选取模块用于选取横向偏移距离满足第一条件、偏移夹角满足第二条件且相对距离满足第三条件的协作无人飞行器，作为候选无人飞行器；

危险确定模块，用于若候选无人飞行器有一个，则将候选无人飞行器确定为危险无人飞行器；若候选无人飞行器有多个，则将满足第四条件的候选无人飞行器确定为危险无人飞行器；

其中，预设碰撞条件包括第一条件、第二条件、第三条件和第四条件，其中，第一条件包括横向偏移距离小于预设下限偏移距离，第二条件包括偏移夹角小于预设下限角度阈值，第三条件包括相对距离小于预设安全距离，第四条件包括选取相对距离最小的协作无人飞行器。

在一些实施例中，装置还包括异常判断单元，用于目标无人飞行器在作业过程中，当在第一预设信息接收时长内未接收到协作无人飞行器的通信信息时，确定目标无人飞行器存在故障；将目标无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度，以及控制目标无人飞行器按照异常返航线路返航。

在一些实施例中，装置还包括异常避障单元，用于目标无人飞行器在作业过程中，当在第二预设信息接收时长内未接收到目标协作无人飞行器的通信信息时，确定目标协作无人飞行器存在故障，控制目标无人飞行器进入悬停状态；在检测到目标协作无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度时，控制目标无人飞行器进入飞行状态。

在一些实施例中，装置还包括返航判断单元，用于在检测到目标无人飞行器处于作业过程的末个航点时，将目标无人飞行器的飞行高度调整为正常返航高度，以及控制目标无人飞行器按照正常返航线路返航。

在一些实施例中，装置还包括异常返航单元，用于目标无人飞行器在返航的过程中，若在第一预设信息接收时长内未接收到协作无人飞行器的通信信息，则继续控制目标无人飞行器按照目标返航线路返航，目标返航线路包括正常返航线路和异常返航线路。

本实施例提供的装置，编队作业的目标无人飞行器，通过与编队作业中的各协作无人飞行器进行通信，来实时获取各协作无人飞行器的飞行位置，从而基于目标无人飞行器的飞行位置、目标无人飞行器的下一航点位置和各协作无人飞行器的飞行位置，来确定每个协作无人飞行器对应的碰撞参数，该碰撞参数用于描述目标无人飞行器与该协作无人飞行器发生碰撞的概率，由于通过多个位置点的位置来计算碰撞参数，参与计算的数据比较简单，计算复杂度相对较低，有助于提高数据处理速度从而提高无人飞行器的避障效率。另外，目标无人飞行器基于每个协作无人飞行器对应的碰撞参数，从多个协作无人飞行器中选取出目标无人飞行器最有可能碰撞上的危险无人飞行器，从而基于危险无人飞行器的通信信息，对目标无人飞行器进行避障处理，可以实现准确确定障碍物，从而进行准确避障，有助于提高无人飞行器的避障准确率。另外，通过降低目标无人飞行器的飞行速度，可以拉开目标无人飞行器与危险无人飞行器之间的距离，可以实现有效避障。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

图8为本申请一实施例提供的无人飞行器800的结构示意图。如图8所示，该实施例的无人飞行器800包括：至少一个处理器801（图8中仅示出一个处理器）、存储器802以及存储在存储器802中并可在至少一个处理器801上运行的计算机程序803，例如无人飞行器的避障程序。处理器801执行计算机程序803时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。处理器801执行计算机程序803时实现上述各个无人飞行器的避障方法的实施例中的步骤。处理器801执行计算机程序803时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示信息获取单元701、参数确定单元702、危险确定单元703和避障执行单元704的功能。

示例性的，计算机程序803可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器802中，并由处理器801执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序803在无人飞行器800中的执行过程。例如，计算机程序803可以被分割成区域确定单元，数据生成单元，序列生成单元，高度确定单元，路径生成单元，各单元具体功能在上述实施例中已有描述，此处不再赘述。

无人飞行器800可包括，但不仅限于，处理器801，存储器802。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是无人飞行器800的示例，并不构成对无人飞行器800的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如无人飞行器还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器801可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其它通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器802可以是无人飞行器800的内部存储单元，例如无人飞行器800的硬盘或内存。存储器802也可以是无人飞行器800的外部存储设备，例如无人飞行器800上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器802还可以既包括无人飞行器800的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器802用于存储计算机程序以及无人飞行器所需的其它程序和数据。存储器802还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/无人飞行器和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/无人飞行器实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质可以是非易失性的，也可以是易失性的。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人飞行器的避障方法，其特征在于，应用于目标无人飞行器，所述方法包括：

获取与所述目标无人飞行器编队作业的各协作无人飞行器的通信信息，所述通信信息包括飞行位置和飞行速度；

根据各协作无人飞行器的飞行位置、所述目标无人飞行器的飞行位置、所述目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，其中，所述碰撞参数用于描述所述目标无人飞行器与相应协作无人飞行器发生碰撞的概率；

将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为所述目标无人飞行器的危险无人飞行器；

根据所述危险无人飞行器的通信信息，对所述目标无人飞行器进行避障处理，所述避障处理包括降低所述目标无人飞行器的飞行速度；

所述根据各协作无人飞行器的飞行位置、所述目标无人飞行器的飞行位置、所述目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器的碰撞参数，包括：

针对各协作无人飞行器，根据相应协作无人飞行器的飞行位置、所述目标无人飞行器的飞行位置、所述目标无人飞行器的下一航点位置，确定相应协作无人飞行器相对于所述目标无人飞行器的横向偏移距离、偏移夹角和相对距离；

其中，所述碰撞参数包括所述横向偏移距离、所述偏移夹角和所述相对距离，所述横向偏移距离为相应协作无人飞行器的位置点与目标线之间的距离，所述目标线为所述目标无人飞行器的位置点与所述目标无人飞行器的下一航点所在的直线，

上述目标无人飞行器可以采用如下公式(1)计算得到横向偏移距离d；

上述目标无人飞行器可以采用如下公式(2)计算得到偏移夹角θ；

其中，为目标无人飞行器的位置点指向下一航点向量，/>为目标无人飞行器到协作无人飞行器的位置点的向量，/>为两个向量的叉乘，/>为两个向量的点乘，| |为向量取模符号；

所述确定相应协作无人飞行器相对于所述目标无人飞行器的横向偏移距离、偏移夹角和相对距离，包括：

确定相应协作无人飞行器相对于所述目标无人飞行器的横向偏移距离；

在所述横向偏移距离小于预设下限偏移距离时，确定所述偏移夹角；以及在所述偏移夹角小于预设下限角度阈值时，确定所述相对距离。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器的避障方法，其特征在于，所述将对应碰撞参数满足预设碰撞条件的协作无人飞行器，确定为所述目标无人飞行器的危险无人飞行器，包括：

选取横向偏移距离满足第一条件、偏移夹角满足第二条件且相对距离满足第三条件的协作无人飞行器，作为候选无人飞行器；

若候选无人飞行器有一个，则将所述候选无人飞行器确定为所述危险无人飞行器；若候选无人飞行器有多个，则将满足第四条件的候选无人飞行器确定为所述危险无人飞行器；

其中，所述预设碰撞条件包括所述第一条件、所述第二条件、所述第三条件和所述第四条件，其中，所述第一条件包括横向偏移距离小于预设下限偏移距离，所述第二条件包括偏移夹角小于预设下限角度阈值，所述第三条件包括相对距离小于预设安全距离，所述第四条件包括选取相对距离最小的协作无人飞行器。

3.根据权利要求1所述的无人飞行器的避障方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述目标无人飞行器在作业过程中，当在第一预设信息接收时长内未接收到协作无人飞行器的通信信息时，确定所述目标无人飞行器存在故障；

将所述目标无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度，以及控制所述目标无人飞行器按照异常返航线路返航。

4.根据权利要求1所述的无人飞行器的避障方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述目标无人飞行器在作业过程中，当在第二预设信息接收时长内未接收到目标协作无人飞行器的通信信息时，确定所述目标协作无人飞行器存在故障，控制所述目标无人飞行器进入悬停状态；

在检测到所述目标协作无人飞行器的飞行高度调整为异常返航高度时，控制所述目标无人飞行器进入飞行状态。

5.根据权利要求1所述的无人飞行器的避障方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到所述目标无人飞行器处于作业过程的末个航点时，将所述目标无人飞行器的飞行高度调整为正常返航高度，以及控制所述目标无人飞行器按照正常返航线路返航。

6.根据权利要求1所述的无人飞行器的避障方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述目标无人飞行器在返航的过程中，若在第一预设信息接收时长内未接收到协作无人飞行器的通信信息，则继续控制所述目标无人飞行器按照目标返航线路返航，所述目标返航线路包括正常返航线路和异常返航线路。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的无人飞行器的避障方法，其特征在于，所述避障处理包括将所述目标无人飞行器的飞行速度调整为与所述危险无人飞行器的飞行速度一致。

8.一种无人飞行器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的无人飞行器的避障方法。