[发明专利]基于贝塞尔曲线转接的无人机轨迹平滑方法

权利要求书

1.一种基于贝塞尔曲线转接的无人机轨迹平滑方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据已知直线航线段构造贝塞尔转接函数，建立满足曲率连续的飞行轨迹几何特征；

步骤2：以直线航线段长度以及允许的最大轨迹平滑误差作为约束，建立并求解各贝塞尔曲线平滑转接参数的最优化问题；

步骤3：确定最大速度、加速度以及跃度约束，基于贝塞尔函数的性质确定转接段的最大飞行速度；

步骤4：对所有直线段进行S型运动规划，确定各直线段加减速时间；

步骤5：迭代搜索并规划各段飞行速度，保证运动学相容性；

步骤6：对飞行轨迹进行实时插补，得到参考飞行轨迹；

所述步骤3包括：对于给定的曲线平滑误差∈_max以及最大加速度V_max，确定贝塞尔曲线段的最大飞行速度V_cm，计算公式如下：

式中：A_max表示最大加速度，max(a,b)表示运算，d表示贝塞尔曲线转接长度，β为夹角，c₅为中间变量。

2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线转接的无人机轨迹平滑方法，其特征在于，所述步骤1包括：已知航点P₁，P₂，P₃组成的直线轨迹，针对航点P₂构造如下的贝塞尔转接函数：

其中：

c₂＝(c₁+4)(c₁+1)，c₃＝(c₁+4)/(c₂+6)，η＝6c₃cosβ/(c₁+4)，

式中：P₁表示第一个航点，P₂表示第二个航点，P₃表示第三个航点，B₁(u)表示第一段贝塞尔曲线，B_1i表示第一段贝塞尔曲线的第i个控制点，u表示贝塞尔曲线参数，B₂(u)表示第二段贝塞尔曲线，B_2(3-i)表示第一段贝塞尔曲线的第3-i个控制点，T₁表示上式中沿的方向向量，d表示贝塞尔曲线转接长度，η表示上式中确定的曲线设计参数，u_d表示由所确定的方向向量，T₂表示由所确定的方向向量，表示由第一与第二个航点所确定的方向向量，表示由第二与第三个航点与确定的方向向量，表示贝塞尔曲线中间控制点所确定的向量，||·||表示二次范数运算，β为T₁与u_d之间的夹角，c₁、c₂、c₃分别表示三个中间变量。