固定翼无人机在线航迹规划方法

作     者：刘佳 秦小林 许洋 张力戈 LIU Jia;QIN Xiaolin;XU Yang;ZHANG Lige

作者机构：中国科学院成都计算机应用研究所成都610041 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049 

出 版 物：《计算机应用》 (journal of Computer Applications)

年 卷 期：2019年第39卷第12期

页      面：3522-3527页

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61402537) 中国科学院“西部青年学者”项目 四川省科技计划项目(2018GZDZX0041) 

主　　题：滚动时域控制 模糊粒子群 人工势场 固定翼无人机 航迹规划 

摘      要：在不确定环境下,针对固定翼无人机(UAV)航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域控制的模糊粒子群优化算法与改进人工势场法相结合的在线航迹规划方法。首先,对凸多边形障碍物进行最小外接圆拟合;然后,根据静态威胁,将规划问题转化为一系列时域窗口内的在线子问题,利用模糊粒子群算法实时优化求解以实现静态避障;当环境中存在动态威胁时,使用改进人工势场法对航迹进行调整完成动态避障。为了满足固定翼无人机的动态约束,同时提出固定翼UAV的碰撞检测法,可提前判断障碍物是否为真正威胁源,以此减少转弯频率和幅度,降低飞行代价。仿真实验结果表明,所提方法在固定翼UAV航迹规划中能有效提升规划速度、稳定性与实时避障能力,且克服了传统人工势场容易陷入局部最优的缺点。