一种避障方法、避障装置及无人飞行器的制造方法

一种避障方法、避障装置及无人飞行器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种避障方法、避障装置及无人飞行器，在无人飞行器飞行过程中，先在第一平面上进行能否规避障碍物的判定，如果可以在第一平面上规避障碍物，则进行第一规避方向的计算。如果判定不能在第一平面上规避障碍物，则进一步进行第二平面上能否规避的判定和第二规避方向的计算。这样通过两个不同平面的判定和计算，可以实现三维空间内的自主避障。并且第一规避方向或第二规避方向的计算都是通过建立几何区域进行的几何运算。无需进行深度学习、神经网络算法等复杂计算。系统计算负荷低，对运算资源消耗少，能够实时快速的针对障碍物计算得到可行的规避方向，能够实现无人飞行器在复杂环境中的自主避障运动。
【专利说明】
-种避障方法、避障装置及无人飞行器
技术领域
[0001] 本发明设及无人飞行器控制技术领域，具体设及一种避障方法、避障装置及无人 飞行器。
【背景技术】
[0002] 自主避障是无人飞行器自主运行的关键技术，无人飞行器通过自主避障可W在飞 行过程中躲避开影响运动的障碍物。自主避障是期望无人飞行器在出现遥控者误操作、遥 控者只期望通过设定起始点和终点进行操作或机器脱离遥控的情况下，能够自主的识别周 围的障碍物并进行规避。但现有技术中的自主避障技术需要通过神经网络、深度学习等复 杂的运算方法来实现。运算复杂且运算时间长，不能快速且实时的实现全方位的避障。

【发明内容】

[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种避障方法、避障装置及无人飞行器，能够快速准确的 实现=维空间下对障碍物的避障。
[0004] 本发明提供的技术方案如下：
[0005] 第一方面，本发明提供了一种避障方法，应用于无人飞行器，该方法包括:探测所 述无人飞行器周围是否存在障碍物；当探测到障碍物时，判断所述无人飞行器能否在所述 第一圆形区域所在的第一平面上规避所述障碍物；当确定所述无人飞行器在所述第一平面 上能够规避所述障碍物时，在所述第一平面上计算第一规避方向；控制所述无人飞行器W 所述第一规避方向进行避障运动；当确定所述无人飞行器在所述第一平面上不能规避所述 障碍物时，判断所述无人飞行器能否在第二平面上规避所述障碍物，所述第二平面与所述 第一平面相交且具有预设夹角；当确定所述无人飞行器在所述第二平面上能够规避所述 障碍物时，在所述第二平面上计算第二规避方向；控制所述无人飞行器W所述第二规避方 向进行避障运动。
[0006] 第二方面，本发明提供了一种避障装置，该装置包括:障碍物探测模块，用于探测 所述无人飞行器周围是否存在障碍物，并当探测到障碍物时，判断所述障碍物是否位于第 一圆形区域内；规避判定模块，用于当所述障碍物位于所述第一圆形区域内，判断所述无人 飞行器能否在所述第一圆形区域所在的第一平面上规避所述障碍物;规避方向计算模块， 用于当确定所述无人飞行器在所述第一平面上能够规避所述障碍物时，在所述第一平面上 计算第一规避方向；避障控制模块，用于控制所述无人飞行器W所述第一规避方向进行避 障运动;规避判定模块还用于当确定所述无人飞行器在所述第一平面上不能规避所述障碍 物时，判断所述无人飞行器能否在第二平面上规避所述障碍物，所述第二平面与所述第一 平面相交且具有预设夹角;规避方向计算模块还用于当确定所述无人飞行器在所述第二平 面上能够规避所述障碍物时，在所述第二平面上计算第二规避方向；避障控制模块还用于 控制所述无人飞行器W所述第二规避方向进行避障运动。
[0007] 第=方面，本发明还提供了一种无人飞行器，包括上述避障装置。
[0008] 在本申请提供的避障方法、避障装置及无人飞行器I中，在无人飞行器飞行过程 中，先在第一平面上进行能否规避障碍物的判定，如果可W在第一平面上规避障碍物，则进 行第一规避方向的计算。如果判定不能在第一平面上规避障碍物，则进一步进行第二平面 上能否规避的判定和第二规避方向的计算。运样通过两个不同平面的判定和计算，可W实 现=维空间内的自主避障。并且第一规避方向或第二规避方向的计算都是通过建立几何区 域进行的几何运算。无需进行深度学习、神经网络算法等复杂计算。系统计算负荷低，对运 算资源消耗少，能够实时快速的针对障碍物计算得到可行的规避方向，能够实现无人飞行 器在复杂环境中的自主避障运动，使无人飞行器的运动轨迹更加智能，接近最优化路径。
[0009] 为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合所附图示，作详细说明如下。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 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发明的一些实施 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W根据运些附图获 得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部 附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点 在于示出本发明的主旨。
[0011] 图1为本发明实施例提供的无人飞行器的示意性结构框图。
[0012] 图2示出了本发明实施例提供的避障方法的流程示意图。
[0013] 图3示出了本发明实施例中提供的避障方法在第一平面的演示示意图。
[0014] 图4示出了本发明实施例中的步骤S103包括的子步骤的流程示意图。
[0015] 图5示出了本发明实施例中的步骤S1035包括的子步骤的流程示意图。
[0016] 图6示出了本发明实施例中多个障碍物的目标点选取过程的示意图。
[0017] 图7示出了本发明实施例提供的避障方法的另一种流程示意图。
[0018] 图8示出了本发明实施例中的步骤S104包括的子步骤的流程示意图。
[0019] 图9示出了本发明实施例中的步骤S1043包括的子步骤的流程示意图。
[0020] 图IOa示出了本发明实施例中计算避障方向的示意图。
[0021] 图IOb示出了本发明实施例中另一种计算避障方向的示意图。
[0022] 图11示出了本发明实施例提供的步骤S106包括的子步骤的流程示意图。
[0023] 图12示出了本发明实施例避障方法在第二平面上的演示示意图。
[0024] 图13示出了本发明实施例提供的步骤S1064包括的子步骤的流程示意图。
[0025] 图14示出了本发明实施例提供的步骤S107包括的子步骤的流程示意图。
[0026] 图15示出了本发明实施例提供的步骤S1073包括的子步骤的流程示意图。
[0027] 图16示出了本发明实施例提供的避障方法确定规避速度的流程示意图。
[0028] 图17示出了本发明实施例提供的避障方法在第一平面确定运动模式的流程示意 图。
[0029] 图18示出了本发明实施例提供的避障方法在第二平面确定运动模式的流程示意 图。
[0032]
[0030] 图19示出了本发明实施例提供的避障装置的示意性结构框图。[0031] 主要元件符号说明
[0033]
【具体实施方式】
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的 描述中，术语"第一"、"第二"等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036] 图1示出了本发明实施例提供的一种无人飞行器100的示意性结构框图。如图1所 示，无人飞行器100可W包括存储器102、存储控制器104、一个或多个（图中仅示出一个)处 理器106、运动控制单元108、通信单元now及避障装置200。运些组件可W通过一条或多条 通讯总线或信号线116实现相互之间的数据交互或通讯。
[0037] 存储器102可W存储各种软件程序W及模块，如本发明实施例提供的避障方法及 避障装置对应的程序指令/模块，处理器106通过存储控制器104运行存储在存储器102内的 软件程序W及模块，从而执行各种功能应用W及数据处理，如本发明实施例提供的避障方 法。
[0038] 存储器102可W包括但不限于随机存取存储器（Random Access Memory, RAM),只 读存储器（Read Only Memoir ,ROM),可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memoir, PROM),可擦除只读存储器化 rasable Programmable Read-Only Memoir ,EPROM), 电可擦除只读存储器巧Iectric Erasable Programmable Read-Only Memoir,EEPROM)等。 处理器106W及其他可能的组件对存储器102的访问可在存储控制器104的控制下进行。
[0039] 处理器106可W是一种集成电路忍片，具有信号处理能力。上述处理器可W是通用 处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器（Network Processor,简称NP)等;还可W是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程 口阵列(FPGA)、微控制器(MCU)、维处理器(MPU)或者其他可编程逻辑器件、分立口或者晶体 管逻辑器件、分立硬件组件。其可W实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及 逻辑框图。通用处理器可W是微处理器或者该处理器也可W是任何常规的处理器等。
[0040] 运动控制单元108可W控制无人飞行器100根据处理器106的指示进行运动。在一 些实施例中，运动控制单元108、处理器106W及存储控制器104也可W在单个忍片中实现。 在其他一些实例中，他们可W分别由独立的忍片实现。
[0041] 通信单元110可W利用无线传输方式与遥控器、控制台或其他合适的设备传输各 种信息。本实施例中，所述通信单元110可W是无人飞行器100上自带的用于向遥控器、控制 台或其它设备传输所拍摄的高清图像的高清图传模块。
[0042] 可W理解，图1所示的结构仅为示意，无人飞行器100还可W包括比图1中所示更多 或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可W采用硬件、软件 或其组合实现。
[0043] 本申请实施例还提供了一种避障方法，应用于无人飞行器100,如图2和图3所示， 分别为避障方法的流程图和演示图。该方法包括W下步骤。
[0044] 步骤SlOl，探测所述无人飞行器100周围是否存在障碍物。
[0045] 无人飞行器100在飞行过程中需要避开会对飞行过程造成影响的障碍物。在本申 请实施例中，无人飞行器100上可W设置避障传感器来对障碍物进行探测，例如可W设置电 磁波雷达、激光雷达、双目摄像头或T0F(Time Of Fli曲t，时间飞行)测距仪/摄像机等传感 器，本申请实施例并不限定避障传感器的具体形式。
[0046] 本申请实施例中所说的障碍物一方面包括相对地面静止的固定障碍物，无人飞行 器100飞行过程中会遇到的固定障碍物，如墙体、电线、树木等等。另一方面，障碍物还可W 包括相对地面运动的，并且会对无人飞行器100的运动造成障碍的物体。在本申请实施例 中，可W称之为袭击物。例如无人飞行器100飞行过程中遇到的飞向机器的杂物等。无人飞 行器100可W在遥控者的遥控下进行运动，也可W根据预先设定的目的地位置进行自主运 动。在运动过程中对检测到的障碍物进行规避。
[0047] 无人飞行器100可W通过设置在机器上一个方位或不同方位的多个传感器实现对 障碍物的探测，也可W通过设置在机器上的一个可W旋转的传感器实现对四周障碍物的探 。当然，为了减少无人飞行器100的避障传感器成本，或者降低自主运动时系统的运算量， 可W仅设置一固定的传感器，仅检测无人飞行器100运动时机器前方的障碍物。本申请并不 限定无人飞行器100上避障传感器的设置形式。例如无人飞行器100上使用双目摄像头作为 避障传感器时，双目摄像头一般用于对无人飞行器100的前进方向上遇到的障碍物进行检 ，在平行于水平面的平面上，双目摄像头的视角一般情况下为90度至120度，双目摄像头 的横向视角会因安装位置和产品型号而发生变化。
[0048] 无人飞行器100通过避障传感器获取避障传感器周围的环境情况，并通过预先设 定的规则判定是否存在障碍物，通过避障传感器探测障碍物的技术是现有技术，本申请不 再寶述。如图3所示，WO为圆屯、最外侧的圆为障碍物的探测区域，探测区域的大小与传感器 的具体形式相关，当障碍物进入到探测区域即可被探测到。
[0049] 步骤S102,当探测到障碍物时，判断所述障碍物是否位于第一圆形区域内。
[0050] 本实施例中，在探测到障碍物时，可W直接进行能否规避障碍物的判断。也可W在 障碍物位于第一圆形区域后，再进行能否规避障碍物的判断。所述第一圆形区域是W所述 无人飞行器100的当前位置点为圆屯、的圆周区域。将无人飞行器100的当前位置虚拟为一 点，W该点形成第一圆形区域，第一圆形区域的半径长度为预先设置，设置为小于避障传感 器的探测距离。
[0051] 在探测到无人飞行器100周围存在障碍物时，表明障碍物已经进入到了避障传感 器的探测区域内，此时通过避障传感器检测可W获取障碍物上距离无人飞行器100最近的 点与无人飞行器100的当前位置点之间的距离。障碍物上与无人飞行器100的当前位置点距 离最近的点与当前位置点之间的距离小于或者等于传感器的探测距离时，传感器即可探测 到障碍物。
[0052] 由于障碍物的形状一般都是不规则的，本申请实施例中需要获取障碍物距离无人 飞行器100最近的点的位置信息。判断所述障碍物是否位于第一圆形区域内，实际上就是判 断障碍物上的距离无人飞行器100最近的点与无人飞行器100的当前位置点之间的距离是 否小于第一圆形区域的半径。
[0053] 在本申请实施例中，障碍物的探测是由避障传感器进行的，为了计算方便，将避障 传感器的位置与无人飞行器100的当前位置点设定为同一点，即认为传感器探测障碍物的 信号是W当前位置点为起点发出的。
[0054] 步骤S103,当所述障碍物位于所述第一圆形区域内，判断所述无人飞行器100能否 在第一平面上规避所述障碍物。
[0055] 在本申请实施例中，其中能否规避障碍物的判断流程都是一样的，但在探测到障 碍物时就进行能否规避障碍物的判断流程，与在确定障碍物位于第一圆形区域后再判断的 流程相比，运算量要更大。在本申请实施例中，为叙述方便，仅描述了确定障碍物位于第一 圆形区域后再进行能否规避障碍物的判断。但本领域技术人员可W理解的是，不执行步骤 102，而在探测到障碍物时直接进行能否规避障碍物的计算也是可行的。
[0056] 当障碍物上距离无人飞行器100最近的点与无人飞行器100当前位置点之间的距 离小于或者等于第一距离时，表明障碍物位于第一圆形区域内，此时，如果无人飞行器100 继续沿当前方向运动的话，就可能与障碍物发生碰撞，此时进行能否在第一平面上规避障 碍物的判断。
[0057] 本申请实施例中所说的"不能规避障碍物"实际上并不是严格意义的完全不能进 行规避，如果无人飞行器100进行大角度的转向和位移后，仍然有可能在第一平面上规避障 碍物。"不能规避障碍物"具体是指不能进行有限角度下的规避。为理解方便，本中请中将不 能进行有限角度下的规避定义为"不能规避障碍物"。
[0058] 例如，如图3所示，障碍物上的P点是障碍物上距离当前位置点0最近的点，P点与第 一圆形区域接触，即位于第一圆形区域内，此时就需要进行能否在第一平面上规避障碍物 的判断。另外，若障碍物位于探测区域，但是没有位于第一圆形区域内，为了节省运算量，不 需要进行能否在第一平面上规避障碍物的判断。
[0059] 步骤S104,当确定所述无人飞行器100在所述第一平面上能够规避所述障碍物时， 在所述第一平面上计算第一规避方向。
[0060] 步骤S105,控制所述无人飞行器IOOW所述第一规避方向进行避障运动。
[0061] 当通过判断确定无人飞行器100能够在第一平面上规避障碍物，则进行第一规避 方向的计算，计算得到第一规避方向是位于第一平面上的，并控制无人飞行器100沿计算得 到的第一规避方向运动，实现无人飞行器100在第一平面上对障碍物的规避。
[0062] 步骤S106,当确定所述无人飞行器100在所述第一平面上不能规避所述障碍物时， 判断所述无人飞行器100能否在第二平面上规避所述障碍物。
[0063] 本申请实施例中的第二平面是与第一平面不同的平面，第二平面与第一平面相 交，并且两个平面相交的交线与当前运动方向重合。当确定无人飞行器100在第一平面上不 能进行避障时，表明第一平面上的障碍物在第一平面上的延伸长度较长，可能是墙体、水平 的电线等等。此时，无人飞行器100如果继续在第一平面上运动的话，需要在第一平面上进 行角度很大的转向，才能避开障碍物，运就需要无人飞行器100的运动路线发生较大的改 变。本申请实施例中所说的"不能规避障碍物"并不是绝对意义上的不能规避，只是第一距 离小于第一避障区域的直径时，表明第一平面上的障碍物的延伸长度过长，无人飞行器100 继续在第一平面上进行避障运动可能是不经济的，所W，判定无人飞行器100不能在第一平 面上避障，W进行第二平面上的能够避障判定和第二避障方向的计算。
[0064] 在本申请实施例中，无人飞行器100运动的参照物可W是地面，无人飞行器100如 果相对地面发生了运动，就会具有"当前运动方向"运一参数，W进行上述计算。但如果无人 飞行器100相对地面是静止的，但障碍物相对地面或相对无人飞行器100是运动的，虽然无 人飞行器100由于与地面相对静止，没有"当前运动方向"运一参数，但将无人飞行器100的 参照物转变为障碍物的话，无人飞行器100相对障碍物就是运动的，此时就可W通过探测障 碍物的运动方向，将障碍物的运动方向转变为无人飞行器100的当前运动方向，方便进行后 续规避方向的计算。
[0065] 步骤S107，当确定所述无人飞行器100在所述第二平面上能够规避所述障碍物时， 在所述第二平面上计算第二规避方向。
[0066] 步骤S108,控制所述无人飞行器IOOW所述第二规避方向进行避障运动。
[0067] 第一平面和第二平面的设置方式可W根据具体情况设定。为计算方便，第一平面 可W是平行于水平面的一个平面，第二平面与第一平面相垂直。在第一平面上避障即为在 水平方向上进行避障，在第二平面上避障即为在垂直方向上进行避障。如果判定无人飞行 器100在第一平面上不能进行避障，则进行第二平面上的判定。如果符合避障运动的条件， 则计算第二规避方向，实现在第二平面上的规避。例如，无人飞行器100在水平方向上飞行 过程中遇到了一堵墙，水平方向为第一平面，经过判定，无人飞行器100在水平方向上不能 进行避障，此时进行第二平面上的判定，假设第二平面为竖直平面，经过判定，无人飞行器 100可W在竖直平面上进行避障运动。此时，无人飞行器100即可直接在水之平面上进行第 二规避方向的计算，实现在竖直平面上的避障，表现在飞行轨迹上即为无人飞行器100从水 平方向上的运动转变为在竖直平面上的运动，从墙体上越过，实现对墙体的规避。
[0068] 进一步的，如图4所示，判断无人飞行器100能否在第一平面上规避障碍物的步骤 S103具体可W包括：
[0069] 步骤S1031，检测所述障碍物在所述第一平面上的第一边缘位置点。
[0070] 在本申请实施例中，预先设定了第一圆形区域，W检测到障碍物处于第一圆形区 域的时间点作为开始判定能否规避障碍物的时间点。预设的第一圆形区域位于第一平面 上，第一平面可W是包含无人飞行器100当前位置点且平行于水平面的一个平面，也可W是 根据无人飞行器100的运动状态动态变化的平面。在确定了第一圆形区域后，即确定了第一 圆形区域所在的第一平面。
[0071] 第一圆形区域可W根据无人飞行器100上的传感器的具体形式进行设定，在实际 工作中，无人飞行器100上的传感器的探测范围可W是立体的，但运一立体的探测范围的探 测高度范围较小，在本申请实施例中，将传感器的探测范围等同于一个平面，并可W将传感 器的探测平面作为第一圆形区域所在平面。例如无人飞行器100在运动过程中，随着无人飞 行器100飞行姿态的变化(如平飞、侧飞等），传感器的探测范围会随飞行姿态动态变化，那 么第一圆形区域所在的第一平面就会动态变化。本申请实施例并不限定第一圆形区域的具 体设定形式。
[0072] 在确定了第一圆形区域后，可W检测障碍物在第一圆形区域所在平面上的边缘位 置点。继续参见图3所示，其中的A点和B点是障碍物在第一圆形区域所在平面上的第一边缘 位置点，为理解方便，图3中仅示出了 一个障碍物的情况。
[0073] 本申请实施例中是W无人飞行器100上的传感器检测到的障碍物的边缘点作为边 缘位置点，即W无人飞行器100的当前位置点作为传感器发射信号的起点时，传感器发出的 信号所在直线与障碍物相切的切点即为边缘位置点。在图3中，从当前位置点向障碍物做两 条切线，与障碍物形成两个切点A和B，切点A和B即为障碍物在第一圆形区域所在平面上的 第一边缘位置点。在进行障碍物的探测时，不仅能够探测到障碍物上距离无人飞行器100的 当前位置点最近的点与当前位置点之间的距离，还能够探测到障碍物上的边缘位置点，本 申请实施例中所述的边缘位置点是在当前位置点的位置探测到的障碍物的边缘，一般情况 下，一个障碍物在第一圆形区域所在平面上可W得到两个第一边缘位置点。
[0074] 步骤S1032,在所述第一平面上确定第一扇形区域，所述第一扇形区域的顶点为所 述第一圆形区域的圆屯、。
[0075] 本申请实施例中的第一扇形区域的大小可W和避障传感器在第一平面上的探测 范围相重合，将避障传感器在第一平面上的探测范围等同为一个扇形。此时，第一扇形区域 的圆屯、角的大小与避障传感器的视角相等。另外，第一扇形区域也可W根据实际情况单独 设定，而不与避障传感器的视角相等。第一扇形区域的设置形式本申请不做限定。优选的， 所述第一扇形区域的圆屯、角的角平分线与所述无人飞行器100的当前运动方向重合。如果 采用双目摄像头作为避障传感器，可W将双目摄像头在第一平面上的视角范围确定为第 一扇形区域。在图3中，OYY'即为第一扇形区域。
[0076] 步骤S1033,确定包含所述无人飞行器100的圆柱区域。
[0077] 在本申请实施例中，将无人飞行器100所在的区域等同为了一个圆柱体，即为圆柱 区域，圆柱区域的底面半径大小可W设定为比无人飞行器100在水平面上的投影面积大一 定数值，圆柱区域的高度比无人飞行器100的高度大一定数值。圆柱区域的具体大小可W根 据无人飞行器100的具体结构设定。圆柱区域将整个无人飞行器100的结构包含在内。
[0078] 步骤S1034,确定包含所述无人飞行器100的第一避障区域。
[0079] 在确定了圆柱区域后，还需要确定第一避障区域，W方便判断无人飞行器100能否 在第一平面上进行避障。本申请实施例中的第一避障区域为圆形，第一避障区域的半径小 于所述第一圆形区域的半径，且与所述第一圆形区域共面并同屯、，所述圆柱区域的底面与 所述第一避障区域平行，所述第一避障区域与所述圆柱区域在所述第一平面上的投影重 合。在图3中，WO为圆屯、的最小的圆形即为第一避障区域。
[0080] 优选的，所述第一避障区域的半径为预设常数，所述第一圆形区域的半径 馬二-!^1 +馬或预设常数。其中，町为所述第一圆形区域的半径，V为无人飞行器100的当前运 Ia 动速度，a为在所述当前运动方向上制动时的最大加速度，R2为所述第一避障区域的半径。 [0081 ]步骤S1035，从所述第一边缘位置点中选取两个作为第一目标点，计算每个所述第 一目标点与距离所述第一目标点最近的所述第一扇形区域的半径之间的距离，记为第一距 离。
[0082] 由于无人飞行器100运动过程中遇到的障碍物可能不止一个，如果检测到某一个 障碍物位于第一圆形区域内，那么针对该单个障碍物会检测到两个第一边缘位置点，此时 将运两个第一边缘位置点作为第一目标点进行第一距离的计算。一般情况下，第一扇形区 域是避障传感器在第一平面上的检测区域，检测到的第一边缘位置点位于第一扇形区域 内，第一距离的计算是基于两个第一目标点。计算第一目标点和距离该第一目标点最近的 第一扇形区域的半径之间的第一距离。
[0083] 如图3所示，即为计算A点和B点与第一扇形区域的半径OY和0'之间的距离，即分别 计算AA '和BB '的长度。
[0084] 步骤S1036,比较所述第一距离与所述第一避障区域的直径的大小；
[0085] 步骤S1037,当所述第一距离中的最大距离小于所述第一避障区域的直径时，确定 所述无人飞行器100在所述第一平面上不能规避所述障碍物。
[0086] 步骤S1038,当至少一个所述第一距离大于所述第一避障区域的直径时，确定所述 无人飞行器100在所述第一平面上能够规避所述障碍物。
[0087] 经过上述第一距离的计算，如果第一距离中的最大距离小于第一避障区域的直径 长度，则判定无人飞行器100不能规避该障碍物。如果计算得到的两个第一距离中至少有一 个第一距离大于第一避障区域的直径长度，则判定无人飞行器100能够在第一平面上进行 避障运动。如图3所示，即比较AA'和BB'的长度和第一避障区域的直径长度之间的大小关 系。
[0088] 另外，由于在无人飞行器100运动的过程中可能存在同时检测到多个障碍物处于 第一圆形区域内的情况，那么检测到的第一边缘位置点的数量就会多于两个，需要从多个 第一边缘位置点中选择两个点作为第一目标点进行计算。因此，如图5所示，上述从检测到 的所述第一边缘位置点中选取两个第一目标点的步骤S1035具体可W包括：
[0089] 步骤S10351，确定所述第一平面上所述障碍物的数量。
[0090] 确定第一目标点的前提是检测到有障碍物位于第一圆形区域内，由于本申请实施 例中所述的障碍物位于第一圆形区域内意即障碍物上距离当前位置点最近的点与当前位 置点之间的距离小于或者等于第一圆形区域的半径。
[0091] 障碍物位于第一圆形区域内包括两种情况:一是障碍物上的距离当前位置点最近 的点与当前位置点之间的距离等于第一距离，即障碍物上的一点与第一圆形区域的最外缘 接触，障碍物的其他部分都位于第一圆形区域W外。另外一种情况就是障碍物上的距离当 前位置点最近的点与当前位置点之间的距离小于第一距离，表明障碍物已经有一部分处于 第一圆形区域内了。
[0092] 上述第一种情况一般出现在无人飞行器100自主运动时，运动初期没有检测到障 碍物，运动到一定位置后检测到了障碍物，但检测到障碍物时，障碍物上距离当前位置点最 近的点与当前位置点之间的距离还大于第一圆形区域的半径，此时不进行能否规避障碍物 的判定。随着无人飞行器100的继续运动，障碍物上距离当前位置点最近的点与当前位置点 之间的距离越来越小，在两者之间的距离减小到等于第一圆形区域的半径时，此时，进行能 否规避障碍物的判定。
[0093] 第二种情况一般是无人飞行器100在开始探测障碍物时，就已经探测到障碍物，并 且障碍物上距离当前位置点最近的点与当前位置点之间的距离小于第一圆形区域的半径。 此时，当无人飞行器100和障碍物相对运动时，就会立即进行能否规避障碍物的判定。
[0094] 总之，在确定第一目标点时，需要先确定第一平面上障碍物的数量，需要确定数量 的障碍物是处于第一圆形区域外缘或者在其内部的障碍物。通过无人飞行器100上的避障 传感器可W检测到障碍物的具体数量。
[00M]步骤S10352,当所述第一平面上所述障碍物的数量为1时，将该障碍物在所述第一 平面的两个第一边缘位置点作为所述两个第一目标点。
[0096] 步骤S10353,当所述第一平面上所述障碍物的数量大于1时，依序判断相邻两个障 碍物的最内侧的两个第一边缘位置点之间的最小间距是否大于或等于所述第一避障区域 的直径长度。
[0097] 本申请实施例中当在第一平面上确定障碍物的数量大于一个时，就需要进一步的 确定相邻两个障碍物的第一边缘位置点的最小间距。在第一平面上每一个障碍物可W确定 两个第一边缘位置点，该最小间距是指相邻两个障碍物的最内侧的两个第一边缘位置点之 间的距离。通过比较该最小间距与第一避障区域的直径之间的大小，可W确定无人飞行器 100是否可W从两个障碍物之间穿过。
[0098] 步骤S10354,若所述最小间距大于或等于所述第一避障区域的直径长度，将所述 障碍物中的任意一个所述障碍物的两个第一边缘位置点作为所述两个第一目标点。
[0099] 如果计算得到的该最小间距大于或等于所述第一避障区域的直径长度，表明相邻 两个障碍物之间的间距是可W允许所述无人飞行器100通过的。此时，就可W选择任意一个 障碍物的两个第一边缘位置点作为第一目标点，进行后续能否规避障碍物的判定。
[0100] 步骤S10355,若所述最小间距小于所述第一避障区域的直径长度，将相邻两个所 述障碍物最外侧的两个第一边缘位置点作为所述两个第一目标点。
[0101] 如果该最小间距小于所述第一避障区域的直径长度，表明相邻两个障碍物之间的 间距较小，无人飞行器100不能从两个障碍物之间穿过。因此，就可W将运样的相邻的两个 障碍物视为一个障碍物，只选取最外侧的两个第一边缘位置点作为第一目标点进行能否规 避障碍物的判定。
[0102] 如图6所示，图6中示出了两个障碍物，无人飞行器100的当前运动方向为竖直向 上，我们假设运两个障碍物上的点同时接触到了第一圆形区域的边缘，此时就需要进行能 否避障的判定。但由于位于第一圆形区域内的障碍物的数量是多于两个的。需要依序(可W W顺时针顺序或者逆时针顺序)先确定相邻两个障碍物的最内侧的两个第一边缘位置点之 间的间距，即确定M和Q之间的距离，并比较线段MQ的长度与第一避障区域的直径之间的大 小关系。如果MQ的长度大于或等于第一避障区域的直径，则选取任意一个障碍物进行能够 避障的判定。如果MQ的长度小于第一避障区域的直径，则将运两个障碍物视为一个障碍物， 即选取W点和N点运两个第一边缘位置点作为第一目标点，进行能否避障的判定。
[0103] 通过上述第一目标点的选取过程，可W在障碍物的数量为一个或更多时实现能否 避障的判定。
[0104] 在另一【具体实施方式】中，如图7所示，为描述清楚，图7中仅示出了判断无人飞行器 100能否在第二平面上规避障碍物的分支步骤。当确定所述无人飞行器100在所述第二平面 上不能规避所述障碍物时，该方法还包括：
[0105] 步骤S109,在所述第一平面上计算第=规避方向。
[0106] 步骤S110,控制所述无人飞行器IOOW所述第=规避方向进行避障运动。
[0107] 本申请实施例中，是在第一平面上不能规避障碍物时，才进行的能否在第二平面 上规避障碍物的判断，当确定所述无人飞行器100在所述第二平面上也不能规避所述障碍 物时，表明第二平面上计算得到的两个第二距离都小于第二避障区域垂直于当前运动方 向上的高度。此时，无人飞行器100如果需要在第二平面上旋转W期找到新的满足可进行第 二规避方向计算的角度，可能会耗费更多的时间。此时，在第一平面上启动第=规避方向的 计算。第=规避方向的具体计算过程与第一规避方向的计算相同，但启动进行第=规避方 向计算的前提与计算第一规避方向的前提是有所不同的。通过第=规避方向的计算，使得 无人飞行器100即使经过判断在两个平面上都不能规避障碍物时，仍然可W通过第S规避 方向的计算和运动实现对障碍物的规避。
[0108] 进一步的，如图7所示，当确定所述无人飞行器100在所述第二平面上不能规避所 述障碍物时，该方法还包括
[0109] 步骤Slll，控制所述无人飞行器100旋转，直至确定所述无人飞行器100在所述第 一平面上能够规避所述障碍物；
[0110] 步骤Sl 12，在所述第一平面上计算第一规避方向；及
[0111] 步骤S113,控制所述无人飞行器IOOW所述第一规避方向进行避障运动。
[0112] 如步骤S109中所述，无人飞行器100如果经过第一平面和第二平面上的判断，其结 果都是不能规避障碍物。表明在当前遇到障碍物的场景下，在第一平面上没有找到合适的 进行小角度短距离的运动即可避障的路径，在第二平面上也没有找到合适的进行小角度短 距离的运动即可避障的路径。此时只能在第一平面上进行大角度长距离的运动来规避障碍 物。在无人飞行器使用激光雷达等可360度旋转的深度传感器时，可W直接进行第=规避方 向的计算。在使用双目摄像头等检测视角受安装位置限制的深度传感器时，就需要无人飞 行器或深度传感器旋转，在旋转的过程中寻找第一距离大于第一避障区域直径的角度。并 在寻找到第一距离大于第一避障区域直径的角度时，继续进行第=规避方向的计算。
[0113] 通过无人飞行器100机体自身或其上传感器的旋转，找到可W满足在第一平面上 规避障碍物的位置。通过旋转改变了无人飞行器100的飞行状态，在旋转的过程中，如果无 人飞行器100没有进行前向的飞行，没有生成"当前运动方向"运一参数，仍然可W将第一扇 形区域圆屯、角的角平分线的方向作为规避方向计算过程中的当前运动方向运一参数。
[0114] 无人飞行器100在经过两个平面上能否规避障碍物的判断后，得到都不能规避的 结果后，还可W向当前运动方向的反方向运动，做出退让动作。并在新的位置点进行自身或 深度传感器的旋转，W期在新的位置点找到可W规避障碍物的角度，并通过后续的规避方 向的计算实现对障碍物的规避。运样使得无人飞行器遇到障碍物后可W从多个角度尝试进 行规避，而不会进入停止的状态，运动更加智能。
[0115] 由于本申请中所说的不能规避并不是严格意义上的完全不能规避，只是不能进行 计算耗费最小的情况下的规避。但此时两个平面都不能进行耗费最小的情况下的规避。所 W，只能直接进行第一规避方向的计算。或者如步骤S112中所述，先控制无人飞行器100旋 转，机器上的避障传感器会随无人飞行器100的旋转而对障碍物的情况进行新的检测，并重 新进行前述能否规避障碍物的判定。机器可一直旋转直至寻找到能够规避障碍物的角度。
[0116] 此时，如果无人飞行器100是相对障碍物静止的，可W将第一扇形区域的圆屯、角的 角平分线作为当前运动方向运一参数，进行后续的第一规避方向的计算。
[0117] 更进一步的，如图8所示，所述在所述第一平面上计算第一规避方向或第=规避 方向的步骤S104具体包括W下步骤。需要说明的是，在本申请实施例中第S规避方向的计 算过程与第一规避方向的计算过程相同。
[0118] 步骤S1041，计算从每个所述第一目标点到所述第一避障区域的切线，其中，该切 线与所述无人飞行器100的当前运动方向相交。
[0119] 在确定了第一目标点后，计算从每个第一目标点到第一避障区域的切线。从一个 圆形的圆外一点向圆做切线会得到两条切线，本申请中选择的切线是与当前运动方向相交 的切线，将没有与当前运动方向相交的切线排除。本申请实施例中所述的当前运动方向是 W无人飞行器100的当前位置点为起点的方向，计算过程中的当前运动方向是一条射线，计 算选定的切线是与该射线相交的，一般情况下，每一个第一目标点可W计算得到运样的一 条切线。
[0120] 在本申请实施例中，无人飞行器100运动的参照物可W是地面，无人飞行器100如 果相对地面发生了运动，就会具有"当前运动方向"运一参数，W进行上述计算。但如果无人 飞行器100相对地面是静止的，但障碍物相对地面或相对无人飞行器100是运动的，虽然无 人飞行器100由于与地面相对静止，没有"当前运动方向"运一参数，但将无人飞行器100的 参照物转变为障碍物的话，无人飞行器100相对障碍物就是运动的，此时就可W通过探测障 碍物的运动方向，将无人飞行器100与障碍物的相对运动方向转变为无人飞行器100的当前 运动方向，从而同样可W进行上述切线的确定，及后续第一规避方向的计算。
[0121] 请参见图3,我们假定在图3所示的第一平面上，无人飞行器100能够规避障碍物。 在进行第一规避方向的计算过程中，先由A、B两点确定的与当前运动方向相交的切线分别 是AD和BC。
[0122] 步骤S1042,计算所述切线与所述当前运动方向的第一夹角。
[0123] 在确定了切线后，还需要计算切线与当前运动方向的夹角大小，切线与当前运动 方向的夹角从零到90度，即需要计算图3所示的a和如勺角度大小。
[0124] 步骤S1043,根据所述第一夹角确定所述第一规避方向或第=规避方向。
[0125] 由于本申请实施例中选定的切线是与当前运动方向相交的切线，两个第一目标点 可W分别确定一条切线，则可计算得到两个第一夹角。需要确定其中的一个第一夹角对应 的方向作为第一规避方向或第=规避方向。
[0126] 具体的，如图9所示，根据所述第一夹角确定所述第一规避方向或第=规避方向的 步骤S1043包括：
[0127] 步骤S10431，判断所述两个第一目标点是否位于所述当前运动方向的同一侧。
[0128] 由于两个第一目标点可W确定两条与当前运动方向相交且与第一避障区域相切 的切线，需要先确定两个第一目标点与当前运动方向的相对方位，确定两个第一目标点是 位于当前运动方向的两侧还是同一侧。
[0129 ]在图3中，即确定A点和B点的与当前运动方向的相对位置。
[0130] 步骤S10432,若所述两个第一目标点位于所述当前运动方向的同一侧，确定计算 出的所述第一夹角中的最大夹角，将沿着所述最大夹角所对应的切线且远离该最大夹角对 应的第一目标点的方向作为所述第一规避方向。
[0131] 当确定两个第一目标点分别位于当前运动方向的两侧时，两个第一目标点可W分 别确定一条与当前运动方向相交且与第一避障区域相切的切线，并可W计算得到该切线与 当前运动方向的夹角。此时将数值较大的夹角对应的切线作为第一规避方向所在直线，并 且第一规避方向是远离该最大夹角对应的目标点的方向。此时，无人飞行器100就可W将 当前位置点作为避障运动的起点，沿着第一规避方向或第=规避方向做避障运动，W避开 障碍物。
[0132] 步骤S10433,若所述两个第一目标点分别位于所述当前运动方向的两侧，确定计 算出的所述第一夹角中的最小夹角，将沿着所述最小夹角所对应的切线且朝向该最小夹角 对应的第一目标点的方向作为所述第一规避方向或第=规避方向。
[0133] 当两个第一目标点位于当前运动方向的两侧时，选择夹角中数值较小的夹角对应 的切线作为第一规避方向所在直线，并且第一规避方向是朝向该最小夹角对应的目标点， 无人飞行器100此时就可W沿确定的第一规避方向或第=规避方向做避障运动。
[0134] 另外，当两个第一目标点分别位于当前运动方向的两侧时，可能会出现两个第一 夹角的数值相等的情况，此时，最小夹角即为两个，可W选择任意一个第一夹角对应的切线 进行第一规避方向或第=规避方向的确定。
[0135] 在图3中，A点和B点分别位于当前运动方向的两侧，就需要确定a和0两个夹角中的 最小夹角，并将最小夹角对应的朝向目标点的方向作为所述第一规避方向。如果a的数值较 小，图中OE与a对应的切线AD平行，则将朝向目标点A的方向作为第一规避方向或第S规避 方向，即沿OE方向做避障运动。
[0136] 另外，在实际实施过程中，还可W W当前运动方向为坐标轴，设定当前运动方向两 侧得到的夹角分别为正角度或负角度，运样通过判断得到的角度的正负，确定目标点与当 前运动方向的相对位置。
[0137] 下面如图IOa所示，为计算上述切线与当前运动方向的夹角的示意图。无人飞行器 100向竖直向上的方向运动，障碍物上的一点接触到了第一圆形区域，此时就需要进行能 否规避障碍物的判定，并在判定能够规避障碍物时计算第一规避方向。G点和H点是障碍物 在第一平面上的第一边缘位置点，0点为当前位置点，由于只有一个障碍物，W该障碍物的 两个第一边缘位置点作为第一目标点。第一圆形区域的半径根据前述方法计算，或设定为 一常数，R2为预先设定的第一避障区域的半径，为描述方便，图中仅进行了从G点计算切线 的图示。由G点向第一避障区域作切线，该切线与当前运动方向相交，交点为I，切线与第一 避障区域的切点为J。本申请实施例中所述的第一夹角即为切线AD与当前运动方向的夹角 曰，计算得到a的数值即计算得到了第一目标点G对应的第一夹角大小，再根据相同的方法计 算H点对应的第一夹角大小，该实施例中的G点和H点位于当前运动方向的两侧，进而进行两 个第一夹角大小的比较，将沿着数值最小的最小夹角所对应的切线且朝向该最小夹角对应 的第一目标点的方向作为第一规避方向或第=规避方向。
[0138] 在图IOa中，可W从G点向当前运动方向做一垂线，垂点为K，同时连接G点和0点，在 实际工作过程中，通过无人飞行器100上的传感器可W检测到G点与0点间的距离d，并且可 W检测得到GO与OK之间的夹角a,设线段KI长度为XI，线段IO长度为X2,线段GK长度计为1，根 据W下方程组可W计算得到X2的数值。
[0139]
[0140] 图IOa中
运样就可W计算出a的数值
[0141] H点对应的夹角的计算方法与上述相似，运里不再寶述。计算出上述两个目标点G 和H分别对应的夹角大小后，需要确定最终的第一规避方向。由于两个目标点G、H分别位于 当前运动方向的两侧，需要确定计算出的所述第一夹角中的最小夹角，将沿着所述最小夹 角所对应的切线且朝向该最小夹角对应的目标点的方向作为所述第一规避方向或第=规 避方向。
[0142] 为描述简便，运里不进行具体数值的演算，我们假设目标点G对应计算出的夹角是 数值较小的，那么就W切线GJ并朝向G点的方向作为第一规避方向。如图所示，射线化与GJ 平行，那么无人飞行器100就会沿化做避障运动，运动转向的角度大小即为曰。
[0143] 上述计算过程是障碍物出现在无人飞行器100当前运动方向的前方附近，如果无 人飞行器100的当前运动方向不变，但从其侧后方出现了一袭击物，该袭击物进入到了传感 器的探测范围，并且与第一圆形区域相接触，满足位于第一圆形区域内的条件，此时仍然需 要进行避障方向的计算。如图IOb所示，计算原理与上述计算过程相同，但具体计算过程有 一些差别。
[0144] 在图IOb中，仍WG点为例，线段KO长度为Xi，线段IO长度为X2，线段GK的长度记为1。 此时，计算X2的方程组为：
[0145]
[0146] 图IOb中
，同样可W计算出a的数值：
[0147] 此时，W同样的计算方法计算另外一个第一目标点对应的切线与当前运动方向的 第一夹角大小。再依据上述流程进行第一夹角对应的切线的选择，从而确定第一避障方向 或第=规避方向。
[0148] 在具体实施过程中，可W设定一坐标系，通过检测得到边缘位置点在坐标系中的 相应坐标，再根据坐标关系利用上述计算公式可W计算得到相应的夹角大小。
[0149] 无人飞行器100在遇到相对地面运动的袭击物时，同样可W依据上述第一规避方 向的计算过程计算得到规避方向，只需将袭击物视为障碍物即可，即可实现对袭击物的躲 避。
[0150] 与上述判断能否在第一平面规避障碍物的步骤类似，如图11和图12所示，分别为 能否在第二平面上规避所述障碍物的流程图和演示图。当确定所述无人飞行器100在所述 第一平面上不能规避所述障碍物时，判断所述无人飞行器100能否在第二平面上规避所述 障碍物的步骤S106具体包括：
[0151] 步骤S1061，检测所述障碍物在所述第二平面上的第二边缘位置点。
[0152] 与第一平面上检测第一边缘位置点的步骤类似，在进行第二平面能否规避障碍物 的判断时，需要先检测第二平面上的第二边缘位置点。避障传感器在不同于第一平面的第 二平面上进行障碍物检测，检测障碍物与第二平面的交点。可W理解的是，第一边缘位置点 的检测是由于障碍物上距离当前位置点最近的点与当前位置点之间的距离等于第一圆形 区域的半径。在第二平面上同样可W建立一个大小与第一圆形区域一致，圆屯、与第一圆形 区域的圆屯、重合的圆形区域。但由于第二边缘位置点的检测触发条件是确定在第一平面上 无法避障，所W，可W直接在第二平面上进行第二边缘位置点的检测，省去在第二平面上建 立圆形区域的步骤。
[0153] 在图12中，检测得到的两个第二边缘位置点为R和S。
[0154] 步骤S1062,确定所述圆柱区域在所述第二平面上的投影，记为第二避障区域。
[0155] 圆柱区域在第一平面上的投影是一圆形，为计算方便，第二平面选择与第一平面 垂直的平面，运样圆柱区域在第二平面上的投影就是一矩形，该矩形为第二避障区域。本申 请实施例中，圆柱区域的重屯、与当前位置点重合，W便于第一规避方向和第二规避方向的 计算。在图12中，WO为中屯、的矩形即为第二避障区域。
[0156] 步骤S1063,在所述第二平面上确定第二扇形区域。
[0157] 优选的，所述第二扇形区域的圆屯、角的角平分线与所述无人飞行器100的当前运 动方向重合。第二扇形区域可W是避障传感器在第一平面上的检测范围，第二煽情区域的 圆屯、角大小即为避障传感器的视角，如采用双目摄像头作为避障传感器，将第二平面设定 为竖直平面，双目摄像头在竖直平面上的视角一般为30度到45度，具体的设置方式可W根 据传感器的具体情况设定。在图12中，0ZZ'即为第二扇形区域。
[0158] 步骤S1064,从第二平面上的所述第二边缘位置点中选取两个作为第二目标点，计 算每个所述第二目标点与距离所述第二目标点最近的所述第二扇形区域的半径之间的距 离，记为第二距离。
[0159] 与选择第一目标点的步骤类似，在进行能否在第二平面上规避障碍物的判定时也 同样需要先选取两个第二目标点。如果第二平面上的障碍物的数量仅为一个，那么直接将 该障碍物的两个第二边缘位置点作为第二目标点，本申请实施例中的第一边缘位置点是第 一平面上的边缘位置点，为了区别于第一平面上的边缘位置点，将第二平面上检测到的边 缘位置点作为第二边缘位置点。
[0160] 在确定了第二目标点后，计算每个第二目标点与距离所述第二目标点最近的所述 第二扇形区域的半径之间的距离，即计算第二距离。在图12中，将R点和S点作为第二目标 点，计算第二距离即分别计算RR'和SS'的长度。
[0161] 步骤S1065,比较所述第二距离与所述第二避障区域在第二平面上垂直于所述当 前运动方向的高度的大小。
[0162] 步骤S1066,当所述第二距离中的最大距离小于所述第二避障区域在第二平面上 垂直于所述当前运动方向的高度时，确定所述无人飞行器100在所述第二平面上不能规避 所述障碍物。
[0163] 步骤S1067,当至少一个所述第二距离大于所述第二避障区域在第二平面上垂直 于所述当前运动方向的高度时，确定所述无人飞行器100在所述第二平面上能够规避所述 障碍物。
[0164] 第二避障区域在第二平面上垂直于所述当前运动方向的高度即为矩形的一条边 长，即垂直于当前运动方向的边的长度。计算得到第二距离后，通过第二距离与该边长长度 的比较，确定无人飞行器100能否在第二平面上进行避障运动。当两个所述第二距离均小于 该边的长度时，确定所述无人飞行器100在所述第二平面上不能规避所述障碍物。当至少有 一个第二距离大于上述矩形的边的长度时，则确定无人飞行器100能够在第二平面上规避 障碍物。在图12中，即为比较RR'、SS'的长度与矩形的短边的长度之间的大小关系。并根据 比较结果确定能否在第二平面上对障碍物进行规避。
[0165] 如图13所示，上述从第二平面上的所述第二边缘位置点中选取两个作为第二目标 点的步骤S1064具体包括：
[0166] 步骤S10641，确定所述第二平面上所述障碍物的数量。
[0167] 与第一平面上确定障碍物数量的流程类似，在第二平面上同样需要对障碍物的数 量进行确定，第二平面上可能出现的多个障碍物的情况
[0168] 步骤S10642,当所述第二平面上所述障碍物的数量为1时，将该障碍物在所述第二 平面上的两个第二边缘位置点作为所述两个第二目标点。
[0169] 步骤S10643,当所述第二平面上所述障碍物的数量大于1时，依序判断相邻两个障 碍物的最内侧的两个第二边缘位置点之间的最小间距是否大于或等于所述第二避障区域 在第二平面上高度。
[0170] 步骤S10644,若所述最小间距大于或等于所述第二避障区域在第二平面上高度， 将所述障碍物中的任意一个所述障碍物的两个第二边缘位置点作为所述两个第二目标点。
[0171] 步骤S10645,若所述最小间距小于所述第二避障区域在第二平面上高度，将相邻 两个所述障碍物最外侧的两个第二边缘位置点作为所述两个第二目标点。
[0172] 综上所述，如图14所示，所述在所述第二平面上计算第二规避方向的步骤S107包 括W下步骤。
[0173] 步骤S1071，计算从每个所述第二目标点到所述第二避障区域的切线，其中，该切 线与所述无人飞行器100的当前运动方向相交；
[0174] 步骤S1072,计算所述切线与所述当前运动方向的第二夹角;及
[0175] 步骤S1073,根据所述第二夹角确定所述第二规避方向。
[0176] 具体的，如图15所示，根据所述第二夹角确定所述第二规避方向的步骤S1073包 括：
[0177] 步骤S10731，判断所述两个第二目标点是否位于所述当前运动方向的同一侧；
[0178] 步骤S10732,若所述两个第二目标点位于所述当前运动方向的同一侧，确定计算 出的所述第二夹角中的最大夹角，将沿着所述第二夹角中的最大夹角所对应的切线且远 离该最大夹角对应的第二目标点的方向作为所述第二规避方向；
[0179] 步骤S10733,若所述两个第二目标点分别位于所述当前运动方向的两侧，确定计 算出的所述第二夹角中的最小夹角，将沿着所述第二夹角中的最小夹角所对应的切线且朝 向该最小夹角对应的第二目标点的方向作为所述第二规避方向。
[0180] 计算第二规避方向的流程与上述计算第一规避方向的流程相似，运里不再寶述。
[0181] 进一步的，如图16所示，在控制无人飞行器IOOW第一规避方向或第二规避方向在 第一平面或第二平面进行避障运动后，该方法还包括：
[0182] 步骤S114,确定所述无人飞行器100躲避所述障碍物的规避速度。
[0183] 在计算得到无人飞行器100的规避方向后，还可W确定无人飞行器100的规避速 度。
[0184] 具体的，无人飞行器100在当前运动方向W期望速度运动，所述期望速度可W为控 制所述无人飞行器100运动的控制指令所设定的速度，也即所述规避速度的大小与所述期 望速度的大小相同。
[0185] 步骤S115,控制所述无人飞行器100在所述第一规避方向或第二上W所述规避速 度进行避障运动。
[0186] 在本申请实施例中，无人飞行器100在进行避障运动前可W是W期望速度运动，遇 到障碍物并进行避障运动后，可W仍然保持速度的大小不变，运动方向调整为规避方向后 即可。
[0187] 在本申请实施例中，由于无人飞行器100的运行环境可能较复杂，面对的障碍物 较多，还可W设定无人飞行器100在每进行一次避障运动后，W-预先设定的固定速度运行 预设时长，即运动一固定步长后再进行障碍物的检测及规避方向的计算，保证无人飞行器 100的运动更顺杨。
[0188] 通过确定无人飞行器100的规避速度，可W保证无人飞行器100在避障运动时可W 更快速的做出反应，实现对障碍物的及时避让。
[0189] 所述无人飞行器100在当前运动方向W期望速度运动，所述期望速度为控制所述 无人飞行器100运动的控制指令所设定速度，所述规避速度的大小与所述期望速度的大小 相同。
[0190] 进一步的，如图17所示，在控制所述无人飞行器IOOW所述第一规避方向进行避障 运动的步骤之后，该方法还包括：
[0191] 步骤S116,判断所述第一圆形区域内是否还存在障碍物。
[0192] 在无人飞行器100进行避障运动后，如果没有障碍物位于第一圆形区域内时，无人 飞行器100可W正常运动，而如果第一圆形区域内仍然存在障碍物，则还需要重复进行上面 所述的规避方向计算，运里不再寶述。
[0193] 步骤S117,当所述第一圆形区域内没有障碍物时，确定所述无人飞行器100的运动 模式，所述运动模式包括定向模式和定点模式；
[0194] 步骤S118,当确定所述无人飞行器100在所述第一平面上W定向模式运动时，控制 所述无人飞行器100进行避障运动后仍W定向模式继续运动；
[01M]步骤S119,当确定所述无人飞行器IOOW定点模式运动时，所述无人飞行器100进 行避障运动后，重新确定所述无人飞行器100与终点的运动方向，并控制所述无人飞行器 100 W重新确定的运动方向继续运动。
[0196] 无人飞行器100在运动时，受控制系统的控制可W是沿某一个固定的方向运动，如 固定向前，此时如果进行了避障运动，并且在探测到第一圆形区域内没有了障碍物，无人 飞行器100仍然可W保持原有的运动方向，即定向模式，使无人飞行器100避障运动前后的 运动方向不变。定向模式下，无人飞行器100并不会沿规避方向一直运动，而是沿规避方向 做出避障运动后，进一步将运动方向调整为原始的方向。定向模式下，无人飞行器100进行 避障运动的时间也可W预先设定，或预先设定进行避障运动的距离，在避障运动的时间截 止或避障运动的距离完成后，继续W定向模式下的原始方向运动。
[0197] 而在定点模式时，无人飞行器100预先设定了终点，无人飞行器100需要规划到终 点间的轨迹，并沿该轨迹运动，但如果定点模式运动时进行了避障运动，避障后无人飞行器 100就需要重新规划到终点间的轨迹，并沿重新规划的轨迹继续运动，W最终到达预设的终 点，完成整个自主运动过程。
[0198] 通过在避障运动后确定无人飞行器100的运动模式后，再控制无人飞行器100继续 运动，可W实现无人飞行器100完全自主的避障，并在避障后根据运动模式的不同进行不同 的运动。
[0199] 上述步骤S117至步骤S120为第一平面上运动模式的确定，如图18所示，在控制所 述无人飞行器IOOW所述第二规避方向进行避障运动的步骤之后，该方法还包括：
[0200] 步骤S120,判断所述第一圆形内是否还存在障碍物；
[0201] 步骤S121，当所述第一圆形内没有障碍物时，确定所述无人飞行器100在所述第二 平面上的运动模式，所述运动模式包括定向模式和定点模式；
[0202] 步骤S122,当确定所述无人飞行器100在所述第二平面上W定向模式运动时，控 制所述无人飞行器100进行避障运动后仍W定向模式继续运动；
[0203] 步骤S123,当确定所述无人飞行器100在所述第二平面上W定点模式运动时，所述 无人飞行器100进行避障运动后，重新确定所述无人飞行器100与终点的运动方向，并控制 所述无人飞行器IOOW重新确定的运动方向继续运动。
[0204] 步骤S120至步骤S123与步骤S116至步骤S119的流程类似，运里不再寶述。
[0205] 如图19所示，本申请实施例还提供了一种避障装置200,应用于无人飞行器100,该 避障装置200包括:障碍物探测模块201、规避判定模块202、规避方向计算模块203和避障控 制模块204。
[0206] 障碍物探测模块201，用于探测无人飞行器100周围是否存在障碍物。还用于在探 测到障碍物时，判断障碍物是否位于第一圆形区域内。该障碍物探测模块201探测障碍物的 具体方式可参上述对步骤SlOl和S102的详细描述。也即，上述步骤SlOl和S102可由该障碍 物探测模块201执行。
[0207] 规避判定模块202,用于当探测到障碍物时，判断所述无人飞行器能否在第一平面 上规避所述障碍物。并还用于在确定障碍物位于第一圆形区域内时，判断无人飞行器能否 在第一平面上规避障碍物。规避判定模块202还用于当确定所述无人飞行器在所述第一平 面上不能规避所述障碍物时，判断所述无人飞行器能否在第二平面上规避所述障碍物。该 规避判定模块202判定能否对障碍物进行规避的步骤可参上述对步骤S103及其子步骤、步 骤S106及其子步骤的详细描述。也即，上述步骤S103及其子步骤、步骤S106及其子步骤可由 该规避判定模块202执行。
[0208] 规避方向计算模块203,用于当确定所述无人飞行器在所述第一平面上能够规避 所述障碍物时，在所述第一平面上计算第一规避方向。还用于当确定所述无人飞行器在所 述第二平面上能够规避所述障碍物时，在所述第二平面上计算第二规避方向。规避方向计 算模块203还用于在第一平面和第二平面上都确定不能规避障碍物时，进行第=规避方向 的计算，及在无人飞行器自身或深处传感器旋转后计算第一规避方向。该规避方向计算模 块203计算规避方向的具体方式可参上述对步骤S104及其子步骤、步骤S107及其子步骤的 详细描述。也即，上述步骤S103及其子步骤、步骤S107及其子步骤可由该规避方向计算模块 203执行。
[0209] 避障控制模块204,用于控制所述无人飞行器IOOW所述第一规避方向或第二规避 方向进行避障运动。其中，所述障碍物探测模块201可W检测所述障碍物在第一圆形区域所 在第一平面的第一边缘位置点和第二平面的第二边缘位置点。所述规避方向计算模块203 计算所述无人飞行器100躲避所述障碍物的第一规避方向或第二规避方向或第=规避方向 的方法参上述对步骤S104和步骤S107的详细描述。
[0210] 进一步的，该装置还包括规避速度确定模块205,用于确定所述无人飞行器100躲 避所述障碍物的规避速度;所述避障控制模块还用于控制所述无人飞行器100在所述规避 方向上W所述规避速度进行避障运动。优选的，所述无人飞行器100在当前运动方向W期望 速度运动，所述期望速度为控制所述无人飞行器100运动的控制指令所设定的速度，所述规 避速度的大小与所述期望速度的大小相同。该规避速度确定模块205确定规避速度的具体 方式可参上述对步骤S115、S116的详细描述。也即，上述步骤S115、S116可由该规避速度确 定模块205执行。
[0211] 在一种【具体实施方式】中，所述避障控制模块控制所述无人飞行器IOOW所述规避 方向进行避障运动后，所述障碍物探测模块还用于判断所述第一圆形区域内是否还存在 障碍物，该装置还包括运动模式确定模块206,用于当确定所述第一圆形区域内没有障碍物 时，确定所述无人飞行器100在第一平面或第二平面的运动模式，所述运动模式包括定向模 式和定点模式;所述避障控制模块204还用于当确定所述无人飞行器IOOW定向模式运动 时，控制所述无人飞行器100进行避障运动后仍W定向模式继续运动;所述避障控制模块 204还用于当确定所述无人飞行器IOOW定点模式运动时，所述无人飞行器100进行避障运 动后，重新确定所述无人飞行器100与终点的运动方向，并控制所述无人飞行器IOOW重新 确定的运动方向继续运动。该运动模式确定模块206确定运动模式的具体方式可参上述对 步骤S116至S123的详细描述。也即，上述步骤S116至S123可由该运动模式确定模块206执 行。
[0212] 综上所述，在本申请实施例中提供的避障方法、避障装置及无人飞行器100中，在 无人飞行器100飞行过程中，先在第一平面上进行能否规避障碍物的判定，如果可W在第一 平面上规避障碍物，则进行第一规避方向的计算。如果判定不能在第一平面上规避障碍物， 则进一步进行第二平面上能否规避的判定和第二规避方向的计算。
[0213] 运样通过两个不同平面的判定和计算，可W实现=维空间内的自主避障。并且第 一规避方向或第二规避方向的计算都是通过建立几何区域进行的几何运算。无需进行深度 学习、神经网络算法等复杂计算。系统计算负荷低，对运算资源消耗少，能够实时快速的针 对障碍物计算得到可行的规避方向，能够实现无人飞行器在复杂环境中的自主避障运动， 使无人飞行器的运动轨迹更加智能，接近最优化路径。
[0214] 本发明的避障装置的实施例可W是由软件代码实现，此时，上述的各模块可存储 于无人飞行器100的存储器102内。W上各模块同样可W由硬件例如集成电路忍片实现。所 属领域的技术人员可W清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的功能模块的具体 描述，可W参考前述对应方法步骤的具体描述，在此不再一一寶述。
[0215] 需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重 点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。 对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所W描述的比较简单，相关之处参 见方法实施例的部分说明即可。
[0216] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所掲露的装置和方法，也可W通过 其它的方式实现。W上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图 显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、 功能和操作。在运点上，流程图或框图中的每个方框可W代表一个模块、程序段或代码的一 部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执 行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可W W不同于 附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可W基本并行地执行，它们有时也 可W按相反的顺序执行，运依所设及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每 个方框、W及框图和/或流程图中的方框的组合，可W用执行规定的功能或动作的专用的基 于硬件的系统来实现，或者可W用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0217] 另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可W集成在一起形成一个独立的部 分，也可W是各个模块单独存在，也可W两个或两个W上模块集成形成一个独立的部分。
[0218] 所述功能如果W软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可W 存储在一个计算机可读取存储介质中。基于运样的理解，本发明的技术方案本质上或者说 对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可WW软件产品的形式体现出来，该计 算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用W使得一台计算机设备(可W是个 人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memo巧）、随机存取存 储器(RAM,Random Access Memo巧）、磁碟或者光盘等各种可W存储程序代码的介质。需要 说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与 另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示运些实体或操作之间存在任何运种实 际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包 含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括 没有明确列出的其他要素，或者是还包括为运种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。 在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素 的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0219] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在 下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需 要对其进行进一步定义和解释。
[0220] W上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述W权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种避障方法，应用于无人飞行器，其特征在于，该方法包括： 探测所述无人飞行器周围是否存在障碍物； 当探测到障碍物时，判断所述无人飞行器能否在第一平面上规避所述障碍物； 当确定所述无人飞行器在所述第一平面上能够规避所述障碍物时，在所述第一平面上 计算第一规避方向； 控制所述无人飞行器以所述第一规避方向进行避障运动； 当确定所述无人飞行器在所述第一平面上不能规避所述障碍物时，判断所述无人飞行 器能否在第二平面上规避所述障碍物，所述第二平面与所述第一平面相交且具有预设夹 角； 当确定所述无人飞行器在所述第二平面上能够规避所述障碍物时，在所述第二平面上 计算第二规避方向； 控制所述无人飞行器以所述第二规避方向进行避障运动。2. 根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，在判断所述障碍物能否在第一平面上 规避所述障碍物的步骤之前，该方法还包括： 判断所述障碍物是否位于第一圆形区域内； 当所述障碍物位于所述第一圆形区域内，判断所述无人飞行器能否在所述第一平面上 规避所述障碍物，其中，所述第一平面为所述第一圆形区域所在平面。3. 根据权利要求2所述的避障方法，其特征在于，所述判断所述无人飞行器能否在所述 第一圆形区域所在的第一平面上规避所述障碍物的步骤包括： 检测所述障碍物在所述第一平面上的第一边缘位置点； 在所述第一平面上确定第一扇形区域，所述第一扇形区域的顶点为所述第一圆形区域 的圆心； 确定包含所述无人飞行器的圆柱区域； 确定包含所述无人飞行器的第一避障区域，所述第一避障区域为圆形，所述第一避障 区域的半径小于所述第一圆形区域的半径，且与所述第一圆形区域共面并同心，所述圆柱 区域的底面与所述第一避障区域平行，所述第一避障区域与所述圆柱区域在所述第一平面 上的投影重合； 从所述第一边缘位置点中选取两个作为第一目标点，计算每个所述第一目标点与距离 该第一目标点最近的所述第一扇形区域的半径之间的距离，记为第一距离； 比较两个所述第一距离与所述第一避障区域的直径的大小； 当所述第一距离中的最大距离小于所述第一避障区域的直径时，确定所述无人飞行器 在所述第一平面上不能规避所述障碍物； 当至少一个所述第一距离大于所述第一避障区域的直径时，确定所述无人飞行器在所 述第一平面上能够规避所述障碍物。4. 根据权利要求3所述的避障方法，其特征在于，从检测到的所述第一边缘位置点中选 取两个作为第一目标点的步骤包括： 确定所述第一平面上所述障碍物的数量； 当所述第一平面上所述障碍物的数量为1时，将该障碍物在所述第一平面的两个所述 第一边缘位置点作为两个所述第一目标点； 当所述第一平面上所述障碍物的数量大于1时，依序判断相邻两个所述障碍物的最内 侧的两个所述第一边缘位置点之间的最小间距是否大于或等于所述第一避障区域的直径 长度； 若所述最小间距大于或等于所述第一避障区域的直径长度，将所述障碍物中的任意一 个所述障碍物的两个所述第一边缘位置点作为两个所述第一目标点； 若所述最小间距小于所述第一避障区域的直径长度，将相邻两个所述障碍物最外侧的 两个所述第一边缘位置点作为两个所述第一目标点。5. 根据权利要求4所述的避障方法，其特征在于，当确定所述无人飞行器在所述第二平 面上不能规避所述障碍物时，该方法还包括： 在所述第一平面上计算第三规避方向；及 控制所述无人飞行器以所述第三规避方向进行避障运动。6. 根据权利要求5所述的避障方法，其特征在于，当确定所述无人飞行器在所述第二平 面上不能规避所述障碍物时，该方法还包括： 控制所述无人飞行器旋转，直至确定所述无人飞行器在所述第一平面上能够规避所述 障碍物； 在所述第一平面上计算所述第一规避方向；及 控制所述无人飞行器以所述第一规避方向进行避障运动。7. 根据权利要求6所述的避障方法，其特征在于，所述在所述第一平面上计算第一规避 方向或第三规避方向的步骤包括： 计算从每个所述第一目标点到所述第一避障区域的切线，其中，该切线与所述无人飞 行器的当前运动方向相交； 计算所述切线与所述当前运动方向的第一夹角;及 根据所述第一夹角确定所述第一规避方向。8. 根据权利要求7所述的避障方法，其特征在于，根据所述第一夹角确定所述规避方向 的步骤包括： 判断两个所述第一目标点是否位于所述当前运动方向的同一侧； 若两个所述第一目标点位于所述当前运动方向的同一侧，确定计算出的所述第一夹角 中的最大夹角，将沿着所述最大夹角所对应的切线且远离该最大夹角对应的第一目标点的 方向作为所述第一规避方向或第三规避方向； 若两个所述第一目标点分别位于所述当前运动方向的两侧，确定计算出的所述第一夹 角中的最小夹角，将沿着所述最小夹角所对应的切线且朝向该最小夹角对应的第一目标点 的方向作为所述第一规避方向或第三规避方向。9. 根据权利要求3所述的避障方法，其特征在于，当确定所述无人飞行器在所述第一平 面上不能规避所述障碍物时，判断所述无人飞行器能否在第二平面上规避所述障碍物的步 骤包括： 检测所述障碍物在所述第二平面上的第二边缘位置点； 确定所述圆柱区域在所述第二平面上的投影，记为第二避障区域； 在所述第二平面上确定第二扇形区域，所述第二扇形区域的圆心角的角平分线与所述 无人飞行器的当前运动方向重合； 从第二平面上的所述第二边缘位置点中选取两个作为第二目标点，计算每个所述第二 目标点与距离所述第二目标点最近的所述第二扇形区域的半径之间的距离，记为第二距 离； 比较所述第二距离与所述第二避障区域在第二平面上垂直于所述当前运动方向的高 度的大小； 当两个所述第二距离中均小于所述第二避障区域在第二平面上垂直于所述当前运动 方向的高度时，确定所述无人飞行器在所述第二平面上不能规避所述障碍物； 当至少一个所述第二距离大于所述第二避障区域在所述第二平面上垂直于所述当前 运动方向的高度时，确定所述无人飞行器在所述第二平面上能够规避所述障碍物。10. 根据权利要求9所述的避障方法，其特征在于，从第二平面上的所述第二边缘位置 点中选取两个作为第二目标点的步骤包括： 确定所述第二平面上所述障碍物的数量； 当所述第二平面上所述障碍物的数量为1时，将该障碍物在所述第二平面上的两个所 述第二边缘位置点作为两个所述第二目标点； 当所述第二平面上所述障碍物的数量大于1时，依序判断相邻两个障碍物的最内侧的 两个所述第二边缘位置点之间的最小间距是否大于或等于所述第二避障区域在所述第二 平面垂直于所述当前运动方向的高度； 若所述最小间距大于或等于所述第二避障区域在所述第二平面上垂直于所述当前运 动方向的高度，将所述障碍物中的任意一个所述障碍物的两个所述第二边缘位置点作为两 个所述第二目标点； 若所述最小间距小于所述第二避障区域在所述第二平面上垂直于所述当前运动方向 的高度，将相邻两个所述障碍物最外侧的两个所述第二边缘位置点作为两个所述第二目标 点。11. 根据权利要求10所述的避障方法，其特征在于，所述在所述第二平面上计算第二规 避方向的步骤包括： 计算从每个所述第二目标点到所述第二避障区域的切线，其中，该切线与所述无人飞 行器的当前运动方向相交； 计算所述切线与所述当前运动方向的第二夹角;及 根据所述第二夹角确定所述第二规避方向。12. 根据权利要求11所述的避障方法，其特征在于，根据所述第一夹角确定所述第二规 避方向的步骤包括： 判断两个所述第二目标点是否位于所述当前运动方向的同一侧； 若两个所述第二目标点位于所述当前运动方向的同一侧，确定计算出的所述第二夹角 中的最大夹角，将沿着所述第二夹角中的最大夹角所对应的切线且远离该最大夹角对应的 第二目标点的方向作为所述第二规避方向； 若两个所述第二目标点分别位于所述当前运动方向的两侧，确定计算出的所述第二夹 角中的最小夹角，将沿着所述第二夹角中的最小夹角所对应的切线且朝向该最小夹角对应 的第二目标点的方向作为所述第二规避方向。13. 根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，该方法还包括： 确定所述无人飞行器躲避所述障碍物的规避速度； 控制所述无人飞行器在所述第一规避方向或第二规避方向上以所述规避速度进行避 障运动。14. 根据权利要求13所述的避障方法，其特征在于，所述无人飞行器在当前运动方向以 期望速度运动，所述期望速度为控制所述无人飞行器运动的控制指令所设定速度，所述规 避速度的大小与所述期望速度的大小相同。15. 根据权利要求2所述的避障方法，其特征在于，在控制所述无人飞行器以所述第一 规避方向进行避障运动的步骤之后，该方法还包括： 判断所述第一圆形区域内是否还存在障碍物； 当所述第一圆形区域内没有障碍物时，确定所述无人飞行器在所述第一平面上的运动 模式，所述运动模式包括定向模式和定点模式； 当确定所述无人飞行器在所述第一平面上以定向模式运动时，控制所述无人飞行器进 行避障运动后仍以定向模式继续运动； 当确定所述无人飞行器在所述第一平面上以定点模式运动时，所述无人飞行器进行避 障运动后，在所述第一平面上重新确定所述无人飞行器与终点的运动方向，并控制所述无 人飞行器以重新确定的运动方向继续运动。16. 根据权利要求15所述的避障方法，其特征在于，在控制所述无人飞行器以所述第二 规避方向进行避障运动的步骤之后，该方法还包括： 判断所述第一圆形区域是否还存在障碍物； 当所述第一圆形区域内没有障碍物时，确定所述无人飞行器在所述第二平面上的运动 模式，所述运动模式包括定向模式和定点模式； 当确定所述无人飞行器在所述第二平面上以定向模式运动时，控制所述无人飞行器进 行避障运动后仍以定向模式继续运动； 当确定所述无人飞行器在所述第二平面上以定点模式运动时，所述无人飞行器进行避 障运动后，在所述第二平面上重新确定所述无人飞行器与终点的运动方向，并控制所述无 人飞行器以重新确定的运动方向继续运动。17. -种避障装置，其特征在于，该装置包括： 障碍物探测模块，用于探测无人飞行器周围是否存在障碍物； 规避判定模块，用于当探测到障碍物时，判断所述无人飞行器能否在第一平面上规避 所述障碍物； 规避方向计算模块，用于当确定所述无人飞行器在所述第一平面上能够规避所述障碍 物时，在所述第一平面上计算第一规避方向； 避障控制模块，用于控制所述无人飞行器以所述第一规避方向进行避障运动； 规避判定模块还用于当确定所述无人飞行器在所述第一平面上不能规避所述障碍物 时，判断所述无人飞行器能否在第二平面上规避所述障碍物，所述第二平面与所述第一平 面相交且具有预设夹角； 规避方向计算模块还用于当确定所述无人飞行器在所述第二平面上能够规避所述障 碍物时，在所述第二平面上计算第二规避方向； 避障控制模块还用于控制所述无人飞行器以所述第二规避方向进行避障运动。18. 根据权利要求17所述的避障装置，其特征在于，所述障碍物探测模块还用于判断所 述障碍物是否位于第一圆形区域内； 所述规避判定模块在所述障碍物探测模块确定所述障碍物位于所述第一圆形区域内 时，判断所述无人飞行器能否在所述第一平面上规避所述障碍物，其中，所述第一平面为所 述第一圆形区域所在平面。19. 根据权利要求18所述的避障装置，其特征在于，所述规避判定模块判断所述无人飞 行器能否在所述第一圆形区域所在的第一平面上规避所述障碍物的方法包括： 检测所述障碍物在所述第一平面上的第一边缘位置点； 在所述第一平面上确定第一扇形区域，所述第一扇形区域的顶点为所述第一圆形区域 的圆心； 确定包含所述无人飞行器的圆柱区域； 确定包含所述无人飞行器的第一避障区域，所述第一避障区域为圆形，所述第一避障 区域的半径小于所述第一圆形区域的半径，且与所述第一圆形区域共面并同心，所述圆柱 区域的底面与所述第一避障区域平行，所述第一避障区域与所述圆柱区域在所述第一平面 上的投影重合； 从所述第一边缘位置点中选取两个作为第一目标点，计算每个所述第一目标点与距离 该第一目标点最近的所述第一扇形区域的半径之间的距离，记为第一距离； 比较两个所述第一距离与所述第一避障区域的直径的大小； 当所述第一距离中的最大距离小于所述第一避障区域的直径时，确定所述无人飞行器 在所述第一平面上不能规避所述障碍物； 当至少一个所述第一距离大于所述第一避障区域的直径时，确定所述无人飞行器在所 述第一平面上能够规避所述障碍物。20. 根据权利要求19所述的避障装置，其特征在于，所述障碍物探测模块还用于确定所 述第一平面上所述障碍物的数量； 所述规避判定模块还用于： 当所述第一平面上所述障碍物的数量为1时，将该障碍物在所述第一平面的两个所述 第一边缘位置点作为两个所述第一目标点； 当所述第一平面上所述障碍物的数量大于1时，依序判断相邻两个所述障碍物的最内 侧的两个所述第一边缘位置点之间的最小间距是否大于或等于所述第一避障区域的直径 长度； 若所述最小间距大于或等于所述第一避障区域的直径长度，将所述障碍物中的任意一 个所述障碍物的两个所述第一边缘位置点作为两个所述第一目标点； 若所述最小间距小于所述第一避障区域的直径长度，将相邻两个所述障碍物最外侧的 两个所述第一边缘位置点作为两个所述第一目标点。21. 根据权利要求19所述的避障装置，其特征在于，所述规避方向计算模块还用于当确 定所述无人飞行器在所述第二平面上不能规避所述障碍物时，在所述第一平面上计算所述 第三规避方向；及 控制所述无人飞行器以所述第三规避方向进行避障运动。22. 根据权利要求21所述的避障方法，其特征在于，所述规避方向计算模块还用于当确 定所述无人飞行器在所述第二平面上不能规避所述障碍物时，控制所述无人飞行器旋转， 直至确定所述无人飞行器在所述第一平面上能够规避所述障碍物； 在所述第一平面上计算所述第一规避方向；及 控制所述无人飞行器以所述第一规避方向进行避障运动。23. 根据权利要求22所述的避障装置，其特征在于，所述规避方向计算模块在所述第一 平面上计算第一规避方向或第三规避方向的方法包括： 计算从每个所述第一目标点到所述第一避障区域的切线，其中，该切线与所述无人飞 行器的当前运动方向相交； 计算所述切线与所述当前运动方向的第一夹角;及 根据所述第一夹角确定所述第一规避方向或第三规避方向。24. 根据权利要求23所述的避障装置，其特征在于，所述规避方向计算模块根据所述第 一夹角确定所述第一规避方向或第三规避方向的方法包括： 判断所述两个第一目标点是否位于所述当前运动方向的同一侧； 若所述两个第一目标点位于所述当前运动方向的同一侧，确定计算出的所述第一夹角 中的最大夹角，将沿着所述最大夹角所对应的切线且远离该最大夹角对应的第一目标点的 方向作为所述第一规避方向或第三规避方向； 若所述两个第一目标点分别位于所述当前运动方向的两侧，确定计算出的所述第一夹 角中的最小夹角，将沿着所述最小夹角所对应的切线且朝向该最小夹角对应的第一目标点 的方向作为所述第一规避方向或第三规避方向。25. 根据权利要求19所述的避障装置，其特征在于，当所述规避判定模块确定所述无人 飞行器在所述第一平面上不能规避所述障碍物时，所述规避判定模块判断所述无人飞行器 能否在第二平面上规避所述障碍物的方法包括： 检测所述障碍物在所述第二平面上的第二边缘位置点； 确定所述圆柱区域在所述第二平面上的投影，记为第二避障区域； 在所述第二平面上确定第二扇形区域，所述第二扇形区域的圆心角的角平分线与所述 无人飞行器的当前运动方向重合； 从第二平面上的所述第二边缘位置点中选取两个作为第二目标点，计算每个第二目标 点与距离所述第二目标点最近的所述第二扇形区域的半径之间的距离，记为第二距离； 比较所述第二距离与所述第二避障区域在第二平面上垂直于所述当前运动方向的高 度的大小； 当两个所述第二距离中均小于所述第二避障区域在第二平面上垂直于所述当前运动 方向的高度时，确定所述无人飞行器在所述第二平面上不能规避所述障碍物； 当至少一个所述第二距离大于所述第二避障区域在所述第二平面上垂直于所述当前 运动方向的高度时，确定所述无人飞行器在所述第二平面上能够规避所述障碍物。26. 根据权利要求25所述的避障装置，其特征在于，所述规避判定模块从第二平面上的 所述第二边缘位置点中选取两个作为第二目标点的方法包括： 确定所述第二平面上所述障碍物的数量； 当所述第二平面上所述障碍物的数量为1时，将该障碍物在所述第二平面上的两个所 述第二边缘位置点作为两个所述第二目标点； 当所述第二平面上所述障碍物的数量大于1时，依序判断相邻两个障碍物的最内侧的 两个所述第二边缘位置点之间的最小间距是否大于或等于所述第二避障区域在所述第二 平面垂直于所述当前运动方向的高度； 若所述最小间距大于或等于所述第二避障区域在所述第二平面上垂直于所述当前运 动方向的高度，将所述障碍物中的任意一个所述障碍物的两个所述第二边缘位置点作为两 个所述第二目标点； 若所述最小间距小于所述第二避障区域在所述第二平面上垂直于所述当前运动方向 的高度，将相邻两个所述障碍物最外侧的两个所述第二边缘位置点作为两个所述第二目标 点。27. 根据权利要求26所述的避障装置，其特征在于，所述规避方向计算模块在所述第二 平面上计算第二规避方向的方法包括 计算从每个所述第二目标点到所述第二避障区域的切线，其中，该切线与所述无人飞 行器的当前运动方向相交； 计算所述切线与所述当前运动方向的第二夹角;及 根据所述第二夹角确定所述第二规避方向。28. 根据权利要求27所述的避障装置，其特征在于，所述规避方向计算模块根据所述第 一夹角确定所述第二规避方向的方法包括： 判断两个所述第二目标点是否位于所述当前运动方向的同一侧； 若两个所述第二目标点位于所述当前运动方向的同一侧，确定计算出的所述第二夹角 中的最大夹角，将沿着所述第二夹角中的最大夹角所对应的切线且远离该最大夹角对应的 第二目标点的方向作为所述第二规避方向； 若两个所述第二目标点分别位于所述当前运动方向的两侧，确定计算出的所述第二夹 角中的最小夹角，将沿着所述第二夹角中的最小夹角所对应的切线且朝向该最小夹角对应 的第二目标点的方向作为所述第二规避方向。29. 根据权利要求17所述的避障装置，其特征在于，该方法还包括： 确定所述无人飞行器躲避所述障碍物的规避速度； 控制所述无人飞行器在所述第一规避方向或第二规避方向上以所述规避速度进行避 障运动。30. 根据权利要求29所述的避障装置，其特征在于，所述无人飞行器在当前运动方向以 期望速度运动，所述期望速度为控制所述无人飞行器运动的控制指令所设定速度，所述规 避速度的大小与所述期望速度的大小相同。31. 根据权利要求17所述的避障装置，其特征在于，所述避障控制模块在控制所述无人 飞行器以所述第一规避方向进行避障运动之后，所述障碍物探测模块还用于判断所述第一 圆形区域内是否还存在障碍物，该装置还包括运动模式确定模块，用于当确定所述第一圆 形区域内没有障碍物时，确定所述无人飞行器的运动模式，所述运动模式包括定向模式和 定点模式； 所述避障控制模块还用于当确定所述无人飞行器以定向模式运动时，控制所述无人飞 行器进行避障运动后仍以定向模式继续运动； 所述避障控制模块还用于当确定所述无人飞行器在所述第一平面上以定点模式运动 时，所述无人飞行器进行避障运动后，在所述第一平面上重新确定所述无人飞行器与终点 的运动方向，并控制所述无人飞行器以重新确定的运动方向继续运动。32. 根据权利要求31所述的避障装置，其特征在于，所述避障控制模块在控制所述无人 飞行器以所述第二规避方向进行避障运动的之后，所述障碍物探测模块还用于判断所述第 一圆形区域是否还存在障碍物； 所述运动模式还用于当所述第一圆形区域内没有障碍物时，确定所述无人飞行器在第 二平面上的运动模式； 所述避障控制模块还用于当确定所述无人飞行器在第二平面上以定向模式运动时，控 制所述无人飞行器进行避障运动后仍以定向模式继续运动； 所述避障控制模块还用于当确定所述无人飞行器在所述第二平面上以定点模式运动 时，所述无人飞行器进行避障运动后，在所述第二平面上重新确定所述无人飞行器与终点 的运动方向，并控制所述无人飞行器以重新确定的运动方向继续运动。33. -种无人飞行器，其特征在于，包括权利要求17至32任意一项所述的避障装置。
【文档编号】G05D1/10GK105955304SQ201610528047
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】程晓磊, 杨建军
【申请人】零度智控（北京）智能科技有限公司