无人机避障算法综述

张宏宏 甘旭升 毛亿 杨春林 谢晓伟

摘 要：随着低空空域改革的推进， 无人机离开隔离空域， 进入低空融合空域执行多样化任务已成为发展趋势， 而低空动态复杂融合空域给无人机造成严重威胁， 避障技术已成为无人机任务决策系统的关键环节， 对保障无人机安全运行、 提高作业效率起到重要作用。 本文首先对无人机避障的相关概念、 路径评价指标以及避障关键技术进行阐述， 然后对基于优化、 势场和机器学习的避障算法进行概念阐述、 优缺点比较， 最后分析得出了制约无人机避障发展的挑战、 研究重点和方向。

关键词： 无人机; 避障; 优化; 势场; 机器学习; 人工智能; 自主控制

中图分类号：    V279; V249; TP18  文献标识码：    A文章编号： 1673-5048（2021）05-0053-11

0 引  言

随着航空技术与自动化技术的不断发展， 无人机凭借其机动性强、 成本低、 操作方便等特点， 在军事、 农业、 交通、 公共管理等领域获得广泛应用。 根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国无人机行业市场需求预测及投资战略规划分析报告》预测， 我国民用无人机产品销售和服务总体市场规模到2025年将达到750亿元。 2016年， 国务院办公厅在《关于促进通用航空业发展的指导意见》中提出扩大低空空域开放， 低空空域管理改革实现军民融合[1]。 2018年， 国家空管委办公室发布《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例（征求意见稿）》[2]， 无人机低空运行成为当前低空空域改革的重点。 随着改革的推进， 无人机由视距内人工遥控器操作发展为超视距远程网络操作， 从而进入融合空域执行多样化任务已成为当前趋势[3]， 而制约无人机发挥更大效能的关键在于其是否具有可靠的避障能力。……