面向城市环境的四旋翼无人机在线避障航迹规划方法

面向城市环境的四旋翼无人机在线避障航迹规划方法

论文摘要

针对面向城市环境的四旋翼无人机的在线避障航迹规划问题,分别研究了常用的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)和人工势场的改进算法。为了解决RRT算法收敛速度慢、航迹曲折的问题,首先利用概率引导的方式对随机树的生长方向进行引导,然后对航迹进行裁减和B样条曲线平滑处理,生成满足四旋翼无人机性能要求的可行航迹;为了解决人工势场法陷入局部极小值和振荡的问题,首先利用改进的势场函数生成初始航迹,然后利用航迹点裁剪和B样条曲线进行优化,得到最终规划航迹。最后在城市环境模型下,从算法规划时间、规划航迹长度和转折角度3个方面将改进RRT算法与改进人工势场法进行仿真比较,结果表明改进RRT算法更适用于四旋翼的在线避障航迹规划。

论文目录

  • 1 算法简介
  •   1.1 RRT算法
  •   1.2 人工势场法
  • 2 航迹规划空间及约束条件
  •   2.1 航迹规划空间
  •   2.2 约束条件
  •     1) 最远飞行距离约束[12]Lmax:
  •     2) 飞行高度约束H:
  •     3) 最小直飞距离约束Lmin:
  • 3 算法改进
  •   3.1 改进RRT算法
  •     3.1.1 概率引导
  •     3.1.2 航迹点裁减
  •     3.1.3 B样条航迹平滑
  •   3.2 改进人工势场法
  • 4 仿真验证
  •   4.1 引导概率值的确定
  •   4.2 仿真对比分析
  • 结束语
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 成浩浩,杨森,齐晓慧

    关键词: 四旋翼无人机,改进算法,改进人工势场法,在线航迹规划,避障

    来源: 计算机科学 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 信息科技,工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 陆军工程大学石家庄校区无人机工程系,北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

    分类号: V279;V249

    页码: 241-246

    总页数: 6

    文件大小: 753K

    下载量: 337

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