[发明专利]一种基于逆推法的多无人机协同航迹规划方法有效

专利信息
申请号: 201910787067.7 申请日: 2019-08-25
公开(公告)号: CN110413005B 公开(公告)日: 2022-03-25
发明(设计)人: 蒋雯;刘圆娜;邓鑫洋 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G05D1/10 分类号: G05D1/10
代理公司: 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 刘强强
地址: 710072 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 逆推法 无人机 协同 航迹 规划 方法
【权利要求书】:

1.一种基于逆推法的多无人机协同航迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一、可飞行路径规划:分别确定n架无人机的起始位姿和终止位姿,为第i架无人机产生连接起始位姿φsi和终止位姿φfi的可飞行路径,n架无人机的可飞行路径均满足曲率约束,其中φsi表示第i架无人机的起始位姿,φfi表示第i架无人机的终止位姿,i=1,2,...,n,n表示无人机的数量;

步骤二、调整可飞行路径参数产生可飞行等长路径:

步骤201、选取参考路径:分别计算n架无人机的可飞行路径的路径长度,选择n架无人机的可飞行路径中路径长度最长的一条作为参考路径;

步骤202、修正剩余可飞行路径:调整第i条可飞行路径的起始曲率半径ρsi和终止曲率半径ρfi,使Li=Lref,其中Lref表示参考路径的路径长度,Li表示第i架无人机的可飞行路径的路径长度;

步骤三、任意两条可飞行等长路径碰撞检测:计算第p架无人机和第q架无人机在飞行t时刻时的分离距离dt-p,q,若dt-p,q≥Rp+Rq,则进入步骤五,否则进入步骤四,其中Rp表示第p架无人机的安全圆半径,Rq表示第q架无人机的安全圆半径,第p架无人机和第q架无人机表示n架无人机中任意两架,p和q均为不大于n的正整数;

步骤四、逆推法调整可飞行等长路径:

步骤401、逆推碰撞点:从航路终止位姿向起始位姿逆推,计算第p架无人机和第q架无人机第一次发生碰撞的碰撞点;

步骤402、碰撞点规避:第p架无人机的可飞行路径为p,第q架无人机的可飞行路径为q,可飞行路径p和可飞行路径q的碰撞点分别为可飞行路径p上的A点与可飞行路径q上的B点,同时修改第p架无人机的可飞行路径和第q架无人机的可飞行路径,第p架无人机在碰撞点沿绕行圆周绕行一周,第p架无人机的绕行圆周的半径为rp,第p架无人机的绕行圆周与碰撞点的位姿相切;第q架无人机在起始位姿沿绕行圆周绕行一周,第q架无人机的绕行圆周的半径为rq,第q架无人机的绕行圆周与第q架无人机的起始位姿相切,第p架无人机在其航路的碰撞点A上做与碰撞点A位姿相切的圆周运动,第p架无人机的其余航路点不变;第q架无人机在其航路的碰撞点B上做直线运动,第q架无人机在其航路的起始位姿做与起始位姿相切的圆周运动,使得第p架无人机和第q架无人机在同一时刻对应的航路点全部发生改变,从而避免第p架无人机和第q架无人机发生碰撞,且rp=rq

步骤403、返回步骤三;

步骤五、生成安全可飞行路径。

2.按照权利要求1所述的一种基于逆推法的多无人机协同航迹规划方法,其特征在于:步骤一中采用满足曲率约束的Dubins路径规划方法进行可飞行路径规划。

3.按照权利要求1所述的一种基于逆推法的多无人机协同航迹规划方法,其特征在于:步骤202中采用粒子群算法进行起始曲率半径ρsi和终止曲率半径ρfi寻优。

4.按照权利要求1所述的一种基于逆推法的多无人机协同航迹规划方法,其特征在于:第p架无人机的绕行圆周的半径rp大于第p架无人机的最小转弯半径,第q架无人机的绕行圆周的半径rq大于第q架无人机的最小转弯半径。

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