控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备及存储介质

1.本发明涉及无人机协同控制技术领域，特别涉及是一种控制无人机进行避让操作的方 法、装置、设备以及存储介质。


背景技术：

2.由于无人机具有非接触式操作的优点，且能够灵活完成许多与日常生活相关的运输、检 查和表演等任务，因此无人机的相关应用在当下越来越有吸引力。人们期望无人机能够进入 城市低空空域为城市居民的日常生活提供更多支撑。在城市低空空域复杂环境中广泛运用无 人机，需要解决的关键问题之一是无人机在空中运行时的空域冲突检测和消解，以保证多个 无人机在执行任务时保持安全间隔，高效完成任务。
3.当前研究人员在分散式冲突消解问题上的研究取得了很多富有成效的研究成果。目前的 方法主要有反应式方法与分布式协调优化方法，反应式方法是基于运动物体之间保持安全间 距的约束条件设计的飞行协调方法，较少考虑到无人机所执行的任务，基于这类方法生成的 冲突消解策略通常会使无人机航迹产生较大幅度的偏差，客观上导致无人机任务效率低，且 会造成空中交通混乱。分布式协调优化方法，主要有基于互惠式的速度障碍方法以及最优互 惠式避撞方法，虽然能够在单次调节中让无人机尽量减少机动幅度，但是当大量无人机发生 冲突时仍然会因为短视造成空中交通混乱的局面，因此当空中无人机数量较多时该方法仍然 无法有效降低无人机的总体避让消耗。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于，提供一种控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备以 及存储介质，具体如下：
5.第一方面，本技术实施例提供了一种控制无人机进行避让操作的方法，包括以下步骤：
6.获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、飞行 速度以及位置坐标；
7.根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算所述碰撞锥区 域的边界值；
8.根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的运动模型，获取所述 目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；
9.根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。
10.第二方面，本技术实施例提供了一种无人机避让装置，包括：
11.获取模块，用于获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括 飞行角度、飞行速度以及位置坐标；
12.边界值计算模块，用于根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域， 并计算所述碰撞锥区域的边界值；
13.冲突消解结果计算模块，用于根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以 及预设的运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；
14.执行模块，用于根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操 作。
15.第三方面，本技术实施例提供了一种设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储 器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第 一方面所述控制无人机进行避让操作的方法的步骤。
16.第四方面，本技术实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述 计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的控制无人机进行避让操作的方法的步骤。
17.在本技术实施例中，提供一种控制无人机进行避让操作的方法、装置、设备以及存储介 质，有效改善了基于飞行规则协调机制的盲目性，能够大幅消除大量无人机在局部环境中飞 行存在的混乱场景，提高了空中交通效率。
18.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
19.图1为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的流程示意图；
20.图2为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s2的流程示意图；
21.图3为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s21的流程示意图；
22.图4为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s21的流程示意图；
23.图5为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s214的流程示意图；
24.图6为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s4的流程示意图；
25.图7为本技术另一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s4的流程示意图；
26.图8为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的规避示意图，
27.图9为本技术一个实施例提供的无人机避让装置的结构示意图；
28.图10为本技术一个实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
29.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时， 除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述 的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书 中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
30.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。
在本申 请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形 式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包 含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
31.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信 息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申 请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信 息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……ꢀ
时”或“响应于确定”。
32.请参阅图1，图1为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的流程示 意图，所述方法包括如下步骤：
33.s1：获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、 飞行速度以及位置坐标。
34.所述控制无人机进行避让操作的方法的执行主体为控制无人机进行避让操作的方法的 控制设备(以下简称控制设备)，在一个可选的实施例中，所述控制设备可以是一台计算机 设备可以是服务器，或是多台计算机设备联合而成的服务器机群。
35.控制设备可以获取用户输入的目标无人机以及相邻无人机的状态信息，也可以从预设的 数据库中获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包括飞行角度、 飞行速度以及位置坐标。
36.所述目标无人机可以通过自身无线电台或4g等通讯方式，将必要的信息直接或由避让 间接与所述相邻无人机进行信息交互。
37.在本实施例中，控制设备选取处于飞行状态下的目标无人机，目标无人机通过机载通信 设备获取与自身附近的无人机的状态信息，即相邻无人机的状态信息。
38.s2：根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算所述碰撞 锥区域的边界值。
39.由于在飞行的过程中，目标无人机与相邻无人机需要保持相互之间距离大于复合安全距 离，在本实施例中，控制设备以目标无人机的当前位置为圆心，所述复合安全距离为半径， 构建圆形安全区域d，根据所述相邻无人机的当前位置以及圆形安全区域，构建碰撞锥区域， 并计算所述碰撞锥区域的边界值，如图2所示，图2本技术一个实施例提供的控制无人机进 行避让操作的方法的碰撞锥区域示意图。图中，ai为所述目标无人机，aj为所述相邻无人机， v
ji
为所述目标无人机与相邻无人机之间的相对速度，pi(0)为所述目标无人机在t＝0时刻，相 对于所述相邻无人机的位置坐标，rs为所述复合安全距离，vi为所述目标无人机的飞行向量， vj为所述目标无人机的飞行向量，其中，所述飞行向量用于体现无人机的飞行速度以及飞行 角度，为所述目标无人机的机动角度，为所述相邻无人机的机动角度，v'i为所述目标 无人机的经机动角度调整后的飞行速度，v'j为所述相邻无人机经机动角度调整后的飞 行速度。
40.请参阅图3，图3为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s2的 流程示意图，包括步骤s21～s22，具体如下：
41.s21：根据所述目标无人机与相邻无人机的位置坐标以及复合安全距离计算算法，获取 复合安全距离。
42.所述安全距离约束方程为：
43.r
s-||pi(t)-pj(t)||≤0
44.式中，rs为所述复合安全距离，rs＝max(ri,rj)，ri与rj分别所述目标无人机与相邻无人机 的安全半径；pi(t)、pj(t)分别为所述目标无人机与相邻无人机的位置坐标，||.||是欧几里得范 数；
45.在本实施例中，控制设备根据所述目标无人机与相邻无人机的位置坐标以及复合安全距 离计算算法，获取复合安全距离。
46.s22：根据所述目标无人机和相邻无人机的位置坐标，安全距离以及预设的边界值计算 算法，获取所述碰撞锥区域的边界值。
47.所述边界值计算算法为：
[0048][0049]
式中，k为所述边界值，包括第一边界值k1以及第二边界值k2；为所 述目标无人机相对于所述相邻无人机的位置坐标的横向分量，为所述目标 无人机相对于所述相邻无人机的位置坐标的纵向分量，rs为安全距离，rs＝max(ri,rj)，ri与rj分别所述目标无人机与相邻无人机的安全半径。
[0050]
在本实施例中，控制设备根据所述目标无人机和相邻无人机的位置坐标，安全距离以及 预设的边界值计算算法，获取所述碰撞锥区域的边界值。
[0051]
s3：根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的运动模型，获取 所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果。
[0052]
所述运动模型用于根据所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、飞行速度以及位置坐 标，模拟所述目标无人机以及相邻无人机在一定的机动角度范围内调整是否能够进行冲突消 解。
[0053]
在本实施例中，控制设备根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预 设的运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果，其中，所述冲突消解结 果包括冲突消解成功结果以及冲突消解失败结果。
[0054]
请参阅图4，图4为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s2的 流程示意图，包括步骤s31～s33，具体如下：
[0055]
s31：根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，获取所述目标无人机和相邻无人 机的机间关系标识。
[0056]
所述机间关系标识包括既有冲突、潜在冲突以及安全状态，所述机间关系标识包括既有 冲突、潜在冲突以及安全状态，其中，所述既有冲突包括汇合冲突、正面冲突以及超越冲突。
[0057]
所述飞行权包括与所述汇合冲突相关联的第一飞行权以及与所述超越冲突相关联的第 二飞行权。
[0058]
既有冲突，是指目标无人机与相邻无人机的相对速度在碰撞锥区域内，如果不对他们的 状态进行合理调整则他们将在未来发生间距小于复合安全距离的情况；
[0059]
潜在冲突，是指目标无人机与相邻无人机的相对速度不在碰撞锥区域内，但考虑两个无 人机的机动能力，当它们在前瞻时间窗口[0,τ]内进行不合适的运动方向调整将导
致他们的相 对速度进入碰撞锥区域中，其中τ为前瞻时间步长；
[0060]
安全状态，是指目标无人机与相邻无人机不涉及既有冲突和潜在冲突。
[0061]
由于每个无人机可通过机载通信设备接收相邻无人机的状态信息，它们可识别每个与自 己相关的一对一的机间关系，同时能够感知与自己发生一对一冲突的无人机周边的交通。
[0062]
为了使目标无人机和相邻无人机能够兼顾在拥挤环境中，以复合安全距离进行正常飞 行，在本实施例中，控制设备根据所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、位置坐标，获 取所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识，具体如下：
[0063]
假设所述目标无人机和相邻无人机分别进行机动角度和的航向调整，经过调整后所 述目标无人机aj相对于相邻无人机的速度为v
ji
，其运动方向为：
[0064][0065]
式中，vi为所述目标无人机的飞行速度，vj为所述相邻无人机的飞行速度，φi为所述目 标无人机的飞行角度，φj为所述相邻无人机的飞行角度，为所述目标无人机的机动角度， 为所述相邻无人机的机动角度。
[0066]
在本实施例中，控制设备规定当无人机向右机动时其角度为负向左机动时其角 度为正由于机动角度范围有限，所以定义最大右转角度为-π，最大左转角度为π。
[0067]
如图2所示，控制设备根据所述目标无人机与相邻无人机之间的相对速度以及碰撞锥区 域，将所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识划分为既有冲突、潜在冲突以及安全状 态。
[0068]
当所述机间关系标识为既有冲突，则根据所述目标无人机以及相邻无人机的飞行角度， 获取两者之间的相对飞行夹角。
[0069]
当所述相对飞行夹角在[45度，135度]范围内，将所述目标无人机以及相邻无人机的机 间关系标识设置为汇合冲突；
[0070]
当所述相对飞行夹角在[135度，180度]范围内，将所述目标无人机以及相邻无人机的机 间关系标识设置为正面冲突；
[0071]
当所述相对飞行夹角在[0,45度]范围内，将所述目标无人机以及相邻无人机的机间关系 标识设置为超越冲突。
[0072]
当所述目标无人机以及相邻无人机的机间关系标识设置为汇合冲突，根据所述目标无人 机和相邻无人机的位置坐标，获取所述目标无人机和相邻无人机的相对位置，并根据所述相 对位置，将相对位置处于右侧的无人机设置飞行权；
[0073]
当所述目标无人机以及相邻无人机的机间关系标识设置为正面冲突，所述目标无人机以 及相邻无人机不设置飞行权；
[0074]
当所述目标无人机以及相邻无人机的机间关系标识设置为超越冲突，根据所述目标无人 机和相邻无人机的飞行速度以及位置坐标，将被超越的无人机设置飞行权。
[0075]
控制设备根据所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识，获取与所述目标无人机存 在既有冲突或者潜在冲突的相邻无人机集合以及与中无人机存在既有冲突或者潜在 冲突的其它无人机。
[0076]
s32：根据所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识以及与所述既有冲突相关联的 飞行权，将所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值输入至所述运动模型中的机动 角度关系式，分别获取第一机动角度约束和第二机动角度约束。
[0077]
所述第一机动角度约束为与所述既有冲突相关联的目标无人机与相邻无人机的机动角 度约束，所述第二机动角度约束为与所述潜在冲突相关联的目标无人机与相邻无人机的机动 角度约束。
[0078]
在本实施例中，控制设备根据所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识以及与所述 既有冲突相关联的飞行权，将所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值输入至所述 运动模型中的机动角度关系式，分别获取第一机动角度约束和第二机动角度约束，其中，所 述机动角度关系式为：
[0079][0080]
式中，k为所述边界值，vi为所述目标无人机的飞行速度，vj为所述相邻无人机的飞行 速度，φi为所述目标无人机的飞行角度，φj为所述相邻无人机的飞行角度，为所述目标无 人机的机动角度，为所述相邻无人机的机动角度；
[0081]
根据所述目标无人机和相邻无人机的第一机动角度约束以及第二机动角度约束，求解所 述第一机动角度约束与第二机动角度约束的重合部分，获取所述目标无人机与相邻无人机的 冲突消解结果。其中，所述冲突消解结果包括冲突消解成功结果以及冲突消解失败结果。
[0082]
请参阅图5，图5为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s32的 流程示意图，包括步骤s321～s324，具体如下：
[0083]
s321：当所述机间关系标识包括汇合冲突，根据所述第一飞行权，将所述边界值、目标 无人机以及相邻无人机的飞行角度、飞行速度输入至所述机动角度关系式，获取与所述汇合 冲突相关联的不具有飞行权的无人机的机动角度，构建与所述汇合冲突相关联的第一机动角 度约束。
[0084]
在汇合冲突中，相对位置处于右侧的无人机具有飞行权，此时处于左侧的无人机需要通 过向右调整调整飞行方向承担所有的冲突避让责任，因此，具有飞行权的无人机的机动角度 设置为0。
[0085]
以所述目标无人机的相邻无人机具有飞行权，目标无人机不具有飞行权为例，控制设备 分别将第一边界值k1以及第二边界值k2作为所述机动角度关系式的边界值，将所述目标无 人机和相邻无人机的飞行角度、飞行速度、输入至所述机动角度关系式，如下所示，
[0086][0087]
从而获取不具有飞行权的目标无人机的机动角度其中，所述不具有飞行权的目标无 人机的机动角度包括第一边界值k1对应的不具有飞行权的目标无人机的机动角度，以及第 二边界值k2对应的不具有飞行权的目标无人机的机动角度。
[0088]
将的值赋给为目标无人机为了消除与相邻无人机的冲突的最小机动角度， 考虑到目标无人机可能还存在与其他无人机之间的既有冲突，目标无人机最终的最小
机动角度应当满足约束构建与所述汇合冲突相关联的第一机动角度约束：对 于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值，所述与所述汇合冲突相关联的第一机动角 度约束为
[0089]
s322：当所述机间关系标识包括正面冲突，将所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、 飞行速度、边界值输入至所述机动角度关系式，获取与所述正面冲突相关联的目标无人机以 及相邻无人机的机动角度，构建与所述正面冲突相关联的第一机动角度约束。
[0090]
在正面冲突中，由于目标无人机以及相邻无人机均没有飞行权，此时它们都需要进行右 转，且有同等的责任来避免碰撞对方。
[0091]
在本实施例中，控制设备分别将第一边界值k1以及第二边界值k2作为所述机动角度关 系式的边界值，所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、飞行速度、输入至所述机动角度 关系式，如下所示，
[0092][0093]
获取与所述正面冲突相关联的目标无人机的机动角度以及相邻无人机的机动角度并且其中，所述与所述正面冲突相关联的目标无人机的机动角度包括第一边界值 k1对应的与所述正面冲突相关联的目标无人机的机动角度以及第二边界值k2对应的与所述 正面冲突相关联的目标无人机的机动角度；所述与所述正面冲突相关联的相邻无人机的机动 角度包括第一边界值k1对应的与所述正面冲突相关联的相邻无人机的机动角度以及第二 边界值k2对应的与所述正面冲突相关联的相邻无人机的机动角度；
[0094]
将的值赋给为目标无人机为了消除与相邻无人机的冲突的最小机动角度，考虑到目标无人机可能还存在与其他无人机之间的既有冲突，目标无人机最终的最小机动角度应当满足约束构建与所述正面冲突相关联的第一机动角度约束：对 于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值，所述与所述汇合冲突相关联的第一机动角 度约束为
[0095]
s323：当所述机间关系标识包括超越冲突，根据所述第二飞行权，将所述目标无人机和 相邻无人机的飞行角度、飞行速度、边界值输入至所述机动角度关系式，获取与所述超越冲 突相关联的不具有飞行权的无人机的机动角度，构建与所述超越冲突相关联的第一机动角度 约束。
[0096]
在超越冲突中，被超越的无人机有飞行权，即相对位置在前方的无人机具有飞行权，此 时后方速度更快的无人机需进行右转绕开前方无人机。
[0097]
以所述相邻无人机具有飞行权为例，控制设备分别将第一边界值k1以及第二边界值k2作为所述机动角度关系式的边界值，将所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、飞行速度、 输入至所述机动角度关系式，如下所示：
[0098]
[0099]
获取不具有飞行权的目标无人机的机动角度其中，所述不具有飞行权的目标无人机 的机动角度包括第一边界值k1对应的不具有飞行权的目标无人机的机动角度，以及第二边 界值k2对应的不具有飞行权的目标无人机的机动角度。
[0100]
将的值赋给为目标无人机为了消除与相邻无人机的冲突的最小机动角度，考虑到目标无人机可能还存在与其他无人机之间的既有冲突，目标无人机最终的最小机动角度应当满足约束构建与所述超越冲突相关联的第一机动角度约束：对 于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值，所述与所述超越冲突相关联的第一机动角 度约束为
[0101]
控制设备经过对目标无人机涉及的所有一对一既有冲突的分析，能够得到目标无人机在 所有既有冲突中需要承担的机动角度为构建与所有既有冲突相关联的 第一机动角度约束对于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值，所述与所 述既有冲突相关联的第一机动角度约束为
[0102]
s324：当所述机间关系标识包括潜在冲突，将所述边界值、目标无人机和相邻无人机的 飞行角度、飞行速度输入至所述机动角度关系式，获取与所述潜在冲突相关联的机动角度， 构建与所述潜在冲突相关联的第二机动角度约束。
[0103]
当所述机间关系标识包括潜在冲突，不合理的机动调整可能导致潜在冲突发展为既有冲 突，从而使空域冲突涉及的范围变大，因此需考虑潜在冲突对无人机的机动角度的限制，降 低无人机冲突消解机动对空中交通的影响。目标无人机可根据自己和邻居的状态确定与自己 发生潜在冲突的无人机集合
[0104]
当所述机间关系标识包括潜在冲突，所述目标无人机和相邻无人机将平等分享不会造成 既有冲突的机动角度，可将最大可机动角度定义为和
[0105]
由于所述目标无人机与相邻无人机在进行飞行角度调整时，所述目标无人机与相邻无人 机的相对速度不进入碰撞锥区域内，即需要满足所述边界值的要求；
[0106]
当所述边界值为第一边界值，控制设备将所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、飞 行速度输入至所述机动角度关系式，获取与所述潜在冲突相关联的机动角度，构建与所述潜 在冲突相关联的第二机动角度约束，如下所示：
[0107][0108][0109]
[0110][0111]
式中，为所述目标无人机以及相邻无人机的同时向右调整时目标无人机的最大机 动角度，为所述目标无人机向左调整、相邻无人机向右调整时目标无人机的最大机动 角度，为所述目标无人机向右调整、相邻无人机向左调整时目标无人机的最大机动角 度，为所述目标无人机以及相邻无人机的同时向左调整时目标无人机的最大机动角度；
[0112]
根据方程式f1，获取所述目标无人机以及相邻无人机的同时向右调整的机动角度即所述目标无人机以及相邻无人机的同时向右调整在机动角度约束内两个无人机 不会造成既有冲突；
[0113]
根据方程式f2，获取所述目标无人机向左调整、相邻无人机向右调整的机动角度即所述目标无人机向左调整在机动角度约束内，所述相邻无人机向右调整在整在机动角度约束内两个无人机将不会造成既有冲突。
[0114]
根据方程式f3，获取所述目标无人机向右调整、相邻无人机向左调整的机动角度即所述目标无人机向右调整在机动角度约束内，相邻无人机向左调整在机动角度约束内两个无人机将不会造成既有冲突。
[0115]
根据方程式f4，获取所述目标无人机以及相邻无人机的同时向左调整的机动角度即所述目标无人机以及相邻无人机同时向左调整在机动角度约束内两个无人机将 不会既有冲突。
[0116]
当所述边界值为第二边界值，控制设备将所述目标无人机和相邻无人机的飞行角度、飞 行速度输入至所述机动角度关系式，获取与所述潜在冲突相关联的机动角度，构建与所述潜 在冲突相关联的第二机动角度约束，具体如下：
[0117][0118][0119]
[0120][0121]
式中，为所述目标无人机以及相邻无人机同时向右调整的机动角度，为所述 目标无人机以及相邻无人机的同时向左调整的机动角度，为所述目标无人机向右调整、 相邻无人机向左调整的机动角度，为所述目标无人机以及相邻无人机同时向左调整的 机动角度；
[0122]
根据方程式f5，获取所述目标无人机以及相邻无人机的同时向右调整的机动角度即所述目标无人机以及相邻无人机的同时向右调整在机动角度约束内两个无人机 不会造成既有冲突；
[0123]
根据方程式f6，获取所述目标无人机向左调整、相邻无人机向右调整的机动角度即所述目标无人机向左调整在机动角度约束内，所述相邻无人机向右调整在整在机动角度约束内两个无人机将不会造成既有冲突。
[0124]
根据方程式f7，获取所述目标无人机向右调整、相邻无人机向左调整的机动角度即所述目标无人机向右调整在机动角度约束，相邻无人机向左调整在机动角度约束内两个无人机将不会造成既有冲突。
[0125]
根据方程式f8，获取所述目标无人机以及相邻无人机的同时向左调整的机动角度即所述目标无人机以及相邻无人机同时向左调整在机动角度约束内两个无人机将 不会既有冲突。
[0126]
以上获取所述目标无人机向右调整的可机动角度约束以上获取所述目标无人机向右调整的可机动角度约束以及向左调整的可机动角度约束以及所 述相邻无人机对应的可机动角度约束与与
[0127]
在目标无人机与相邻无人机的可机动角度约束的组合中，每一个可机动角度约束的组合 在从0向可机动角度边界的变化过程中不能出现所述相对速度由潜在冲突区域经过深色冲突 区域到达边界值。基于这个准则，将赋值为赋值为其中，用 来指代里符合准则的机动角度约束；用来指 代里符合准则的机动角度约束，从而构建与所述潜 在冲突相关联的第二机动角度约束与
[0128]
目标无人机将根据集合中所有潜在冲突对造成的第二机动角度约束得到其可机动 角度边界值为因而目标无人机的第二机动 角度约束为
[0129]
与目标无人机发生冲突(包括既有冲突与潜在冲突)的其它无人机将根据它们获得的局 部环境信息按照以上计算流程计算得到目标无人机的第二机动角度约束。与此类似，目标无 人机也能够计算得到与自己存在冲突的无人机的第二机动角度约束。
[0130]
s33：根据所述目标无人机和相邻无人机的第一机动角度约束以及第二机动角度约束， 求解所述第一机动角度约束与第二机动角度约束的重合部分，获取所述目标无人机与相邻无 人机的冲突消解结果。
[0131]
在本实施例中，控制设备根据所述目标无人机以及相邻无人机的第一机动角度约束与第 二机动角度约束中的第二机动角度约束，求解所述第一机动角度约束与第二机动角度约束的 重合部分，若求解失败，即所述第一机动角度约束与第二机动角度约束不具有重合部分，获 取冲突消解失败结果，当求解成功，将求解后的重合部分，作为所述目标无人机以及相邻无 人机的机动角度范围。所述目标无人机以及相邻无人机在各自可机动范围内确定偏离其当前 飞行角度最小的机动角度策略，并获取冲突消解成功结果。
[0132]
s4：根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。
[0133]
在本实施例中，控制设备根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进 行避让操作，使两者不会造成既有冲突，在安全的空域进行平等分享。
[0134]
请参阅图6，图6为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s4的 流程示意图，包括步骤s41～s42，具体如下：
[0135]
s41：当所述冲突消解结果为冲突消解成功结果，根据所述目标无人机和相邻无人机的 第一机动角度约束以及第二机动角度约束，分别构建所述目标无人机以及相邻无人机对应的 机动角度范围，根据所述机动角度范围，确定最小避让机动角度，控制所述目标无人机和相 邻无人机进行避让操作。
[0136]
在本实施例中，当所述冲突消解结果为冲突消解成功结果，控制设备根据冲突消解成功 结果对应的所述第一机动角度约束与第二机动角度约束重合的部分，分别构建所述目标无人 机以及相邻无人机对应的机动角度范围，根据所述机动角度范围，确定让所述目标无人机与 相邻无人机偏离各自当前飞行方向最小避让机动角度，控制所述目标无人机和相邻无人机进 行避让操作。
[0137]
s42：当所述冲突消解结果为冲突消解失败结果，根据所述边界值、目标无人机以及相 邻无人机的机间关系标识、飞行角度、飞行速度以及与既有冲突相关联的所述第一机动角度 约束，获取所述目标无人机以及相邻无人机的纠正机动角度范围，根据所述纠正机动角度范 围，确定最小避让机动角度，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。
[0138]
在本实施例中，当所述冲突消解结果为冲突消解失败结果，控制设备根据所述边界值、 目标无人机以及相邻无人机的机间关系标识、飞行角度、飞行速度以及与既有冲突相关联的 相邻无人机的第一机动角度约束，获取所述目标无人机以及相邻无人机的纠正机动角度范 围，根据所述纠正机动角度范围，确定让所述目标无人机与相邻无人机偏离各自当前飞行方 向最小避让机动角度，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。
[0139]
请参阅图7，图7为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法中s42的 流程示意图，包括步骤s421～s422，具体如下：
[0140]
s421：获取涉及潜在冲突的无人机的最大机动角度调整值；
[0141]
当两架无人机发生一对一的实际冲突时，根据不同冲突类型相关无人机需承担一
定的责 任。但实际中存在以下几种可能的情形：
[0142]
请参考图8，图8为本技术一个实施例提供的控制无人机进行避让操作的方法的规避示 意图，所述目标无人机与相邻无人机包括正面冲突，按照基本飞行规则两架无人机应当承担 同等规避责任，但其中一架无人机的机动范围包括潜在冲突，无法达到应完成的避让机动幅 度，另一架无人机了解自己邻居无人机的周边状况，同时它具有更大的可机动范围，其将主 动承担更大规避责任来避免实际冲突，如图8中(a)图所示；
[0143]
因此，控制设备获取涉及潜在冲突的无人机的第二机动角度约束，作为所述最大机动角 度调整值，用于进行无人机的避让操作。
[0144]
s422：根据所述目标无人机和相邻无人机的机间关系标识以及与所述既有冲突相关联的 飞行权，将所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、最大机动角度调整值输入至所述机动 角度关系式，分别获取第一纠正机动角度约束和第二纠正机动角度约束。
[0145]
所述第一纠正机动角度约束为与所述既有冲突相关联的目标无人机与相邻无人机的纠 正机动角度约束，所述第二纠正机动角度约束为与所述潜在冲突相关联的目标无人机与相邻 无人机的纠正机动角度约束；
[0146]
当两架无人机发生一对一的实际冲突时，根据不同冲突类型相关无人机需承担一定的责 任。但实际中存在以下几种可能的情形：
[0147]
所述目标无人机与相邻无人机包括正面冲突，按照基本飞行规则两架无人机应当承担同 等规避责任，但其中一架无人机的机动范围包括潜在冲突，无法达到应完成的避让机动幅度， 另一架无人机了解自己邻居无人机的周边状况，同时它具有更大的可机动范围，其将主动承 担更大规避责任来避免实际冲突，如图8中(a)图所示；
[0148]
为了消除正面冲突，以所述相邻无人机包括潜在冲突为例，控制设备从所述第一机动角 度约束中，获取所述包括潜在冲突的相邻无人机的最大机动角度调整值并将所述目标 无人机和相邻无人机的状态信息、最大机动角度调整值输入至所述机动角度关系式，如下所 示：
[0149][0150]
获取与所述正面冲突相关联的目标无人机的纠正机动角度其中，所述目标无人机 的纠正角度包括第一边界值k1对应的所述目标无人机的纠正机动角度，以及第二边界值 k2对应的所述目标无人机的纠正机动角度，并构建所述目标无人机的，与所述正面冲突相关 联的第一纠正机动角度约束对于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值， 所述与所述正面冲突相关联的第一纠正机动角度约束为
[0151]
所述目标无人机与相邻无人机包括汇合冲突，由于没有飞行权的无人机受到自身周围环 境所限难以避开另一架无人机，有飞行权的无人机如有可机动范围将采取右转以避开本应承 担全部避障责任但却无法完成任务的无人机，如图8中(b)图所示；
[0152]
为了消除汇合冲突，确保两个无人机的安全间隔，以所述目标无人机具有飞行权为例， 控制设备根据所述相邻无人机的最大机动角度调整值将所述目标无人机和相邻无人机 的状态信息、最大机动角度调整值输入至所述机动角度关系式，计算所述目标无
人机的纠正 机动角度，如下所示：
[0153][0154]
获取与所述汇合冲突相关联的目标无人机的纠正机动角度其中，所述目标无人机 的纠正角度包括第一边界值k1对应的所述目标无人机的纠正机动角度，以及第二边界值 k2对应的所述目标无人机的纠正机动角度，并构建所述目标无人机的，与所述汇合冲突相关 联的第一纠正机动角度约束对于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值， 所述与所述汇合冲突相关联的第一纠正机动角度约束为
[0155]
所述目标无人机与相邻无人机包括超越冲突，由于后方无人机无法通过单独右转安全超 越前方的无人机，则有通行权的无人机可以通过合作机动减少两机冲突的风险，此时有两种 可能：
[0156]
如果有飞行权的飞机通过右转可减少冲突危险则其将右转，如图8中(c)图所示；
[0157]
为了消除超越冲突，以所述目标无人机具有飞行权为例，控制设备根据所述相邻无人机 的最大机动角度调整值将所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、最大机动角度调 整值输入至所述机动角度关系式，如下所示：
[0158][0159]
获取与所述超越冲突相关联的目标无人机的纠正机动角度其中，所述目标无人机 的纠正角度包括第一边界值k1对应的所述目标无人机的纠正机动角度，以及第二边界值 k2对应的所述目标无人机的纠正机动角度，并构建所述目标无人机的，与所述超越冲突相关 联的第一纠正机动角度约束对于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值， 所述目标无人机的，与所述超越冲突相关联的第一纠正机动角度约束为
[0160]
如果有飞行权的无人机在其相关的所有既有冲突中都有飞行权且左转能有效降低冲突 风险，则该飞机可适当左转为后方飞机腾出机动空间，如图8中(d)图所示；
[0161]
为了消除超越冲突，控制设备根据所述相邻无人机的最大机动角度调整值将所述 目标无人机和相邻无人机的状态信息、最大机动角度调整值输入至所述机动角度关系式，如 下所示：
[0162][0163]
获取与所述超越冲突相关联的目标无人机的纠正机动角度其中，所述目标无人机 的纠正角度包括第一边界值k1对应的所述目标无人机的纠正机动角度，以及第二边界值 k2对应的所述目标无人机的纠正机动角度，并构建所述目标无人机的，与所述超越冲突相关 联的第一纠正机动角度约束对于实际场景来说，由于角度只能在[-π,π]内取值， 所述目标无人机的，与所述超越冲突相关联的第一纠正机动角度约束为
[0164]
考虑到包括潜在冲突的目标无人机与相邻无人机可能同时还与其他无人机存在既有冲 突，因此需根据所述目标无人机与所述相邻无人机所处的具体场景确定他们的协调策略。其 中，所述具体场景包括第一场景以及第二场景，具体如下：
[0165]
第一场景：当所述目标无人机与相邻无人机同时涉及与其他无人机的既有冲突，此时他 们将平等分享机动空间，如图8中(a)图所示；
[0166]
其计算过程如步骤s324，控制设备将所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、最大 机动角度调整值输入至所述机动角度关系式，构建与所述潜在冲突相关联的第二纠正机动角 度约束。
[0167]
第二场景：当所述目标无人机涉及既有冲突，而相邻无人机只包括潜在冲突，若所述相 邻无人机检测到所述目标无人机需要采取大幅度的机动角度来避让其他无人机，那么所述目 标无人以及相邻的无人机之间的机动空间可被所述目标无人机独占。
[0168]
为了消除潜在冲突，根据所述边界值，控制设备将所述目标无人机和相邻无人机的状态 信息、最大机动角度调整值输入至所述机动角度关系式，如下所示：
[0169][0170][0171][0172][0173]
获取与所述第一边界值相关联的目标无人机的纠正机动角度的备选值以及与所述第二边界值相关联的目标无人机的纠正机动角度的备选值以及
[0174]
构建与所述潜在冲突相关联的所述目标无人机的第二纠正机动角度约束其中
[0175]
s423：根据所述目标无人机和相邻无人机的第一纠正机动角度约束以及第二纠正机动角 度约束，分别构建所述目标无人机以及相邻无人机对应的纠正机动角度范围。
[0176]
在本实施例中，控制设备根据第一纠正机动角度约束与第二纠正机动角度约束重合的部 分，分别构建所述目标无人机以及相邻无人机对应的纠正机动角度范围，根据所述纠正机动 角度范围，可以确定让所述目标无人机与相邻无人机偏离各自当前飞行方向最小的避让机动 角度，并控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。基于纠正机动角度的协调策略改 善了基于飞行规则协调机制的盲目性，能够大幅消除大量无人机在局部环境中飞行存在的混 乱场景，提高空中交通效率。
[0177]
请参考图9，图9为本技术一个实施例提供的无人机避让装置的结构示意图，该装置可 以通过软件、硬件或两者的结合实现无人机避让装置的全部或一部分，该装置8包括：
[0178]
获取模块91，用于获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中，所述状态信息包 括飞行角度、飞行速度以及位置坐标；
[0179]
边界值计算模块92，用于根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区 域，并计算所述碰撞锥区域的边界值；
[0180]
冲突消解结果计算模块93，用于根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值 以及预设的运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；
[0181]
执行模块94，用于根据所述冲突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让 操作。
[0182]
在本技术实施例中，通过获取模块，获取目标无人机以及相邻无人机的状态信息，其中， 所述状态信息包括飞行角度、飞行速度以及位置坐标；通过边界值计算模块，根据所述目标 无人机和相邻无人机的状态信息，构建碰撞锥区域，并计算所述碰撞锥区域的边界值；通过 冲突消解结果计算模块，根据所述目标无人机和相邻无人机的状态信息、边界值以及预设的 运动模型，获取所述目标无人机与相邻无人机的冲突消解结果；通过执行模块，根据所述冲 突消解结果，控制所述目标无人机和相邻无人机进行避让操作。有效改善了基于飞行规则协 调机制的盲目性，能够大幅消除大量无人机在局部环境中飞行存在的混乱场景，提高了空中 交通效率。
[0183]
请参考图10，图10为本技术一个实施例提供的计算机设备的结构示意图，计算机设备 10包括：处理器101、存储器102以及存储在存储器102上并可在处理器101上运行的计算 机程序103；计算机设备可以存储有多条指令，指令适用于由处理器101加载并执行上述图 1、图3至图7所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图1、图3至图7所示实施例 的具体说明，在此不进行赘述。
[0184]
其中，处理器101可以包括一个或多个处理核心。处理器101利用各种接口和线路连接 服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器102内的指令、程序、代码集或指令集， 以及调用存储器102内的数据，执行无人机避让装置9的各种功能和处理数据，可选的，处 理器101可以采用数字信号处理(digital signal processing,dsp)、现场可编程门阵列 (field-programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programble logic array，pla) 中的至少一个硬件形式来实现。处理器101可集成中央处理器101(central processing unit， cpu)、图像处理器101(graphics processing unit，gpu)和调制解调器等中的一个或几种 的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责触摸显示 屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调 制解调器也可以不集成到处理器101中，单独通过一块芯片进行实现。
[0185]
其中，存储器102可以包括随机存储器102(random access memory，ram)，也可以 包括只读存储器102(read-only memory)。可选的，该存储器102包括非瞬时性计算机可 读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器102可用于存储指令、程 序、代码、代码集或指令集。存储器102可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序 区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控指令等)、用于实 现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据 等。存储器102可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器101的存储装置。
[0186]
本技术实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可以存储有多条指令，所述指令适 用于由处理器加载并执行上述图1、图3至图7所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以 参见图1、图3至图7所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
[0187]
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，即将所述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，并不用于限制本技术的保护范围。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。
[0188]
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。
[0189]
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算法。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发明的范 围。
[0190]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过 其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅是示意性的，例如，所述模 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。
[0191]
所述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。
[0192]
另外，在本发明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。
[0193]
所述集成的模块/单元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取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方 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，所述的计算机程 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，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述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。
[0194]
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神 和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图 包含这些改动和变形。