基于贝叶斯估计与区域划分遍历的四轴飞行器避障路径规划算法

王家亮，李树华，张海涛

（中国民航大学计算机科学与技术学院，天津 300300）

（*通信作者电子邮箱lsh3438526746@163.com）

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随着科技的发展，小型无人机与人们的生活联系得越来越紧密，且具有造价低、体积小、使用方便、稳定、灵活等特点。小型无人机中最为常用的是四轴飞行器，具有机动灵活且能垂直起降的特点，可用来执行比较危险的任务［1-3］。在抗击新冠病毒肺炎疫情期间，新浪网2020 年2 月27 日报道：上海临港新片区无人机出发战“疫”，执行任务120 余次、飞行总里程达1 000 km、提醒佩戴口罩28 人次、发现人群聚集现象9 次、乱设摊7 次——这是2 月以来上海自贸区临港新片区7 架无人机完成的“战绩”［4］。小型无人机由于其独特的优势，应用非常广泛，如：物流、农业植保、巡检、安防、救援、测绘、直播、编队飞行、未来云端人工智能（Artificial Intelligent，AI）自主飞行等［5］。

国内外许多高校以及研究机构均已经开展了四轴飞行器的研究工作，如路径规划［6-7］、稳态飞行控制［8］、安全［9］、飞行姿态调整［10］、定位［11］、避障［12］、导航［13］、多机协同飞行控制［14］等，并取得了显著的技术成果。四轴飞行器避障算法的研究主要有两个方面［15-16］：一是基于A*算法、蚁群算法、人工势场法等路径规划算法进行避障；二是依据四轴飞行器与障碍物之间的位置关系，并与飞行速度、姿态角度（俯仰角、偏航角、滚动角）等信息进行融合计算从而实现避障。四轴飞行器的避障直接决定了它的自主飞行的能力，对完成飞行任务至关重要。区别于目前现有的利用多传感器（激光测距仪、双目摄像头、雷达等）进行研究，本文只对单一传感器（单目摄像头）采集的视频图像信息进行研究，基于贝叶斯估计与区域划分遍历，旨在实现四轴飞行器高实时性避障路径规划算法。……