基于人工勢場的旋翼飛行器航跡規劃方法

劉 暢,羅寧曦,蘆利斌,譚力寧,李文豪

(火箭軍工程大學,陜西 西安 710025)

基于人工勢場的旋翼飛行器航跡規劃方法

劉 暢,羅寧曦,蘆利斌,譚力寧,李文豪

(火箭軍工程大學,陜西 西安 710025)

人工勢場法是局部路徑規劃常用的一種方法。針對基于人工勢場的傳統路徑規劃算法沒有充分考慮旋翼飛行器運動特性的問題,通過改進人工勢場法提出了一種飛行器側向機動軌跡設計方法——二次引力勢場法。該方法以預規劃航跡為約束,通過動態選定給定航跡點作為引力源引導飛行器以一定速度跟蹤給定的航跡以完成任務。仿真結果表明在考慮旋翼飛行器自身特性約束的情況下,提出的方案可以有效地完成航跡規劃任務。

航跡規劃；人工勢場法；旋翼飛行器

作為飛行器任務規劃系統的核心之一,航跡規劃是一門伴隨現代信息技術發展起來的高新技術。準確地說,航跡規劃指在具有“威脅源”的環境中,按照一定的評價標準(如距離、時間、能量等),尋找一條從起始狀態到目標狀態的無“碰撞”路徑,以保證圓滿完成飛行任務[1]。近年來,人工勢場算法因其機理簡單、模型結構簡明、環境描述快捷等優點在機器人的路徑規劃中得到了廣泛運用,但其具有的目標不可達[2-5]、徘徊抖動[3]、動態規劃能力不足[6]等缺點也限制了其應用范圍。針對這些問題,學者們已經提出了許多解決方法,如沿墻走、模擬退火算法、隨機逃走法和動態步長折半法等[11]。但總體來看,此類路徑規劃算法仍然缺少對于飛行器運動特性的考慮。……