[发明专利]一种无人机曲率连续可调路径规划方法

权利要求书

1.一种无人机曲率连续可调路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：初始化无人机任务地图，标注各任务点的地理坐标，设定无人机的最小转弯半径；

步骤2：设定分段Catmull-Rom曲线的形状参数分别为1、0；采用几何算法连接各任务点，得到规划路径；曲率间断点只存在于分段Catmull-Rom曲线的连接点处，计算各连接点是否满足曲率连续条件，得到曲率间断点Node[i],i=1、2、3...i；

步骤3：标注曲率间断点Node[i],i=1、2、3...i，在原任务点分布情况下，插入新的路标点或者移动关键路标点，完成所有连接点的曲率连续化，以达到路径曲率连续，得到新路径；

步骤4：计算步骤3中得到的新路径曲线曲率值，记录曲率值超过最大曲率限制的曲率线段OverCur[j],计算对应路径曲线起始点为Point_sThod[j]、Point_fThod[j]；

步骤5：采用最小曲率圆过渡方法，利用曲率单调变化的Bezier曲线连接各曲率线段OverCur[j]的起始点与终点，完成曲率路径曲线重规划。

2.根据权利要求1所述的无人机曲率连续可调路径规划方法，其特征在于：步骤3中所述的在原任务点分布情况下插入新的路标点或者移动关键路标点，采用的是最优插值法，其具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：原始路径点数目记为data_len，根据曲率突变大小，决定插入点的位置，记该位置在原任务点中的序号为ctlflag；

步骤3.2：根据ctlflag的值，分析曲线长度受该插入点影响的曲线段；其具体分析过程包括以下子步骤：

步骤3.2.1：计算处于该点之前的长度受影响曲线段数seg_ahead；若ctlflag＞5，则段数为3；否则段数为mod(ctlflag+1，3)；

步骤3.2.2：计算处于该点之后的长度受影响曲线段数seg_after；若len-ctrflag≥7，其中len-ctrflag=data_len-ctlflag，则段数为3；否则段数为len-ctlflag-4；

步骤3.2.3：曲线长度受该插入点影响的曲线段总段数为seg_ahead+seg_after；

步骤3.3：根据ctlflag的值，分析曲率值受该插入点影响的连接点个数；其具体分析过程包括以下子步骤：

步骤3.3.1：计算插入点前面曲率值受影响的连接点的个数Cur_ahead=seg_ahead-1；

步骤3.3.2：计算插入点后面曲率值受影响的连接点的个数为：Cur_after=seg_after -1；

步骤3.3.3：曲率值受该插入点影响的连接点个数为Cur_ahead+Cur_after+1；

步骤3.4：利用遗传算法，优化需要插入点的位置，该位置保证受影响的曲率值连续，并且优化受影响的曲线长度值；

步骤3.5：重复上述步骤，完成所有连接点的曲率连续化。

3.根据权利要求1所述的无人机曲率连续可调路径规划方法，其特征在于：步骤5中所述的最小曲率圆过渡方法，其具体实现过程包以下子步骤：

步骤5.1：分别计算Point_sThod[j]、Point_fThod[j]处曲率圆的圆心坐标Cen_s[j]、Cen_f[j]；其中曲率圆半径为无人机最小转弯半径；

步骤5.2：以Point_sThod[j]为原点，建立局部坐标系，将Cen_f[j]转化为局部坐标；

步骤5.3：本方法提出的曲率圆过渡法包括C、S、C-C、C-S、S-S、S-C曲线，其中C、C-C、S-S曲线保证起始点与终点绕旋方向不变；S、C-S、S-C曲线使终点与起始点绕旋方向相反；根据以上结论，选择转移曲线类型，计算最小曲率圆过渡法两个输入参数：形状控制参数m（m≥1）、Bezier结构化参数theta，m由Cen_s[j]、Cen_f[j]的相对位置唯一决定，theta由m与曲率单调条件唯一决定；连接其起始点和终点；

步骤5.4：重复以上步骤，完成曲率路径曲线重规划。