章志诚，杜昌平

(浙江大学 航空航天学院， 杭州 310027)



基于激光雷达的多旋翼飞行器实时避障系统

章志诚，杜昌平

(浙江大学 航空航天学院， 杭州 310027)

针对多旋翼飞行器的障碍物规避问题,提出一种基于激光雷达的自主飞行多旋翼飞行器避障系统，实现多旋翼飞行器自主飞行的实时避障；该避障系统针对静态、低速运动障碍物，综合飞行器本体姿态、速度、加速度等状态信息，建立基于改进势场法的避障模型和算法；在机器人操作系统(ROS，Robot Operating System)平台进行该避障系统的软件实现，其通过串口与飞控进行通信，完成多旋翼飞行器的自主避障飞行；同时，为了使该系统能在强光环境正常工作，在不影响系统实时性的前提下，对激光雷达的干扰问题进行优化设计；大量实验表明：该避障算法计算量小，能够保证避障系统的实时性，在机体慢速以及低速运动(机体与障碍物之间的相对运动速度小于等于3 m/s)的场景中能够正确检测范围6 m内，并迅速规避障碍物。

多旋翼飞行器；激光雷达；改进势场法；避障

0 引言

近年来，随着计算机、传感器、人工智能技术的发展，多旋翼无人机越来越广泛地被应用于航拍、监控、探测、电力巡线、安保、农业等领域。然而，在以上这些行业应用中，若没有避障算法辅助作业，则多旋翼无人机极易发生事故，甚至损毁。例如：电力巡线中，其工作环境通常伴有电线杆、电线转接等多种障碍物影响多旋翼无人机巡线飞行。因此，多旋翼无人机的自主避障受到越来越多的关注[1]。……