[发明专利]一种多旋翼无人机能量优化视觉覆盖轨迹规划方法

摘要

本发明公开了一种基于最优控制的旋翼无人机能量优化视觉覆盖轨迹规划方法。其包括：建立旋翼无人机能量消耗模型，将旋翼无人机飞行过程中的能量消耗描述为实时功率对时间的积分，建立起实时功率与旋翼无人机运动状态、起飞重量、风阻、空阻之间的对应关系；以最小化旋翼无人机能耗为性能指标，以初始状态，终端状态等作为约束，构建开环最优控制问题并求解任意两路径点之间的能量最优轨迹；把覆盖指定兴趣区域所需遍历的所有路径点记入加权图，通过启发式算法搜索得到覆盖整个兴趣区域能耗最少的覆盖轨迹。本发明可以实现客观、直接、精确的旋翼无人机视觉覆盖轨迹规划，充分考虑旋翼无人机的各种性能约束，并且提高了旋翼无人机的视觉覆盖效率。

主权项

1.一种多旋翼无人机能量优化视觉覆盖轨迹规划方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：对多旋翼无人机能量消耗建立模型，将无人机飞行过程中的能量消耗描述为实时功率对时间的积分，建立起实时功率与无人机运动状态、起飞重量、风阻、空阻之间的对应关系；步骤2：构建以多旋翼无人机最小能量消耗为性能指标的最优控制问题，将旋翼无人机的动力学模型在状态空间中进行表达构成被控系统状态方程，初始状态、终端状态、控制输入约束以及特定任务下的其他要求作为约束，无人机最小化消耗能量作为性能指标；步骤3：对任意两个路径点通过采用最优控制方法进行最优能量轨迹规划，并将规划出的轨迹和对应消耗的能量记入加权图；步骤4：通过启发式算法搜索加权图得到兴趣区域能量最优的视觉覆盖轨迹。