[发明专利]一种无人机局部路径规划方法

权利要求书

1.一种无人机局部路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、通过无人机上的传感器，对所处的局部场景进行全方位扫描，获得若干可行域，并结合可行域选择评价函数Q（v，ω）获得相应的最优采样控制空间，其中，表示为线速度，表示为角速度；

步骤S2、通过DWA算法在最优采样控制空间中采样多组线速度和角速度组合，并根据评价函数G（v，ω）获得一系列预选轨迹，其中，表示为线速度，表示为角速度；

步骤S3、从一系列预选轨迹中输出一条得分最低的轨迹，限制始末点状态，最终解析出一条加速度变化率积分最小的更平顺的光滑轨迹解析式；

步骤S4、将获得的解析式输送给无人机控制器，从而实现无人机稳定平顺地飞行；

所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S1-1、以无人机所在位置为中心点，通过传感器扫描全周环境，获得n个障碍遮挡点n=1,2，……，并以最接近目标点的障碍点为起点，顺时针进行标记O1、O2、O3、……、On；

步骤S1-2、避开感知域内的障碍，获得若干个可行域，从而将采样控制空间限制在可行域中；

步骤S1-3、结合可行域选择评价函数Q（v，ω）获得相应的最优采样控制空间；

所述步骤S1-3中可行域评价函数为：

，i=1,2，……，n；

其中：；

， 为可行域限制范围，

、分别表示以障碍遮挡点、为可行域边缘点时候的绝对角，

表示无人机飞行目标点的绝对角；

，、 分别表示 在X轴和Y轴方向的坐标点；、 分别表示在X轴和Y轴方向的坐标点；

，、 分别表示在X轴和Y轴方向的坐标点；

表示无人机飞行目标点的绝对角，

，表示在X轴和Y轴方向的坐标点。

2.根据权利要求1所述的无人机局部路径规划方法，其特征在于：所述步骤S3中评价函数G（v，ω）为：

其中：head 为方位角评价函数；

dist 为障碍物距离评价函数；

vel 为目标速度评价函数；

σ、α、β、γ 为各项评价子函数权重系数。

3.根据权利要求1所述的无人机局部路径规划方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：

步骤S3-1、根据步骤S2的求解，获得预测轨迹函数f（t）；

步骤S3-2、对轨迹函数f（t）求导，分别获得速度、加速度、加加速度随时间变化的函数v（t）、a（t）、jerk（t）；

步骤S3-3、构建轨迹起点的位置、速度和加速度约束条件，以及终点的位置、速度和加速度约束条件；

步骤S3-4、对预测轨迹函数f（t）进行优化，最终获得一条加速度变化累计损失最小的轨迹方程式。

4.根据权利要求3所述的无人机局部路径规划方法，其特征在于：所述步骤S3-1中的预测轨迹函数f（t）为：

其中，p0,p1,p2,……，pn是轨迹参数。

5.根据权利要求4所述的无人机局部路径规划方法，其特征在于：所述步骤S3-2中的v（t）、a（t）、jerk（t）为：

；

其中，。

6.根据权利要求5所述的无人机局部路径规划方法，其特征在于：所述步骤S3-3中的初始状态的约束条件如下：

其中，为起点位置点；

为起点速度；

为起点加速度。

7.根据权利要求5所述的无人机局部路径规划方法，其特征在于：所述步骤S3-3中的终止状态的约束条件如下：

其中，为终点位置点；

为终点速度；

为终点加速度。