[发明专利]基于软翼无人机的遍历规划方法

权利要求书

1.一种基于软翼无人机的遍历规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用区域分割法将软翼无人机待遍历区域划分为可行区域和障碍物区域；

步骤2：采用基于代价函数的改进贪心算法确定可行区域的待遍历顺序；包括：

对于可行区域中的n个待遍历的位置点，按照从起点到终点的路径代价最小原则确定遍历顺序；

定义代价函数f(A)，全局代价矩阵A，附加代价矩阵B，d_ij表示两点间的距离，i、j分别表示当前时刻位置点和下一时刻位置点，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,n；

所述代价最小的计算如下：

f(A)_j＝f(A)_i+B

B＝(b_ij)_nxn

其中，代价函数初始值f(A)₀＝A₀＝(a_ij)_nxn，a_ij表示位置i和位置j之间的距离；a_ij＝∞表示当两点确定的直线从障碍物中心穿过时认为两点不相关；

所述中的位置点j是否被遍历，按照如下步骤获取：

a.对于当前时刻位置点i，通过解得下列方程，若α(i)≠0则点i为当前时刻位置点；

b.解得下列方程，若γ(i)≠0则点i是被遍历过的点，否则是未被遍历过的点；

其中，是一个n×1向量，用来存储当前位置点，若该向量的第i行不为0，则当前位置点即为i；是一个n×1向量，并且每个位置值都为1，该向量的作用在于辅助确定当前位置点；是一个n×1向量，用来存储已经遍历过的点，从γ(0)开始判断γ(0)是否为0，如果不为0说明0对应位置点已经被遍历过，一直判断到γ(n-1)，得到已经遍历过的点；其中表示上一位置遍历过的点的集合，表示当前位置遍历过的点的集合；在当前位置判断当前已经走过的点用于确定附加代价矩阵B，以辅助决策下一步走向哪个位置点；

步骤3：采用折返形算法实施可行区域遍历，计算贴线直行的下一时刻目标期望点C的位置坐标、航向角，计算转弯过程中的偏航角速度；

步骤4：按照待遍历顺序和贴线直行的下一时刻目标期望点C的位置坐标、航向角、转弯过程中的偏航角速度，控制软翼无人机的行进轨迹。

2.按照权利要求1所述的一种基于软翼无人机的遍历规划方法，其特征在于，所述采用区域分割法将软翼无人机待遍历区域划分为可行区域和障碍物区域，包括：

将待遍历区域近似为一个矩形区域，将障碍物近似为矩形；

根据障碍物矩形的坐标，将待遍历区域划分为若干个可行区域和障碍物区域；所述可行区域为软翼无人机实际遍历区域；所述可行区域和障碍物区域均为矩形；

从待遍历区域左至右，分别取第一个可行区域左边界中心点、相邻可行区域的交线中心点、最后一个可行区域右边界中心点作为待遍历可行区域的位置点。

3.按照权利要求1所述的一种基于软翼无人机的遍历规划方法，其特征在于，所述计算贴线直行的下一时刻目标期望点C的位置坐标、航向角，包括：

定义：P为当前点位置，期望最终点为A(A_x,A_y)，前一时刻期望点为M(M_x,M_y)，d为当前点P到直线MA的距离，当前点P到目标直线MA的垂足为T(T_x,T_y)；

则，贴线直行的下一时刻目标期望点C的位置坐标(C_x,C_y)、期望航向角psi^*为：

psi^*＝a tan(A_y-M_y,A_x-M_x)

C_x＝T_x+d×cos(psi^*)

C_y＝T_y+d×sin(psi^*)。

4.按照权利要求3所述的一种基于软翼无人机的遍历规划方法，其特征在于，所述计算转弯过程中的偏航角速度，包括：

定义：P为当前点位置，期望最终点为A(A_x,A_y)，前一时刻期望点为M(M_x,M_y)，v为前向速度，在贴线直行时v＝5m/s，转弯时前向速度降低，v＝4m/s，h为当前点P到目标直线MA的垂线距离，psi^*为期望航向角，psi为实际航向角，可以通过软翼无人机实际飞行时测量获取；

则转弯过程中的偏航角速度w为：