三維動態不確定UAV自主避障算法

楊秀霞, 周硙硙, 張 毅

(海軍航空大學，山東 煙臺 264001)

三維動態不確定UAV自主避障算法

楊秀霞, 周硙硙, 張 毅

(海軍航空大學，山東 煙臺 264001)

在動態不確定環境下，考慮威脅障礙物的機動性和UAV攜帶傳感器的感知誤差，可有效地提高UAV執行任務的安全性和可靠性。在三維速度障礙模型的基礎上，將動態不確定性通過威脅障礙物速度矢量方向偏差進行表示，建立了三維動態不確定速度障礙的模型，并提出一種基于空間障礙球冠的三維動態不確定UAV自主避障算法。最后，將提出的三維動態不確定UAV自主避障算法應用于PH曲線的在線路徑規劃，仿真結果驗證了方法的有效性和可行性。

UAV； 速度障礙； 自主避障； 不確定性； 路徑規劃

0 引言

隨著航空領域科學技術的快速發展，無人飛行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)智能化水平得到了很大的提升，無論在軍事還是民用上都得到了越來越廣泛的應用。

目前，針對三維空間避障的文獻相對較少，文獻[1-2]基于碰撞錐對二維平面和三維空間的飛行器避碰進行了研究；文獻[3]針對三維靜態威脅障礙物避碰，利用避碰圓錐法實現了避障，但文中未考慮對動態障礙物避碰；文獻[4]采用降維避障方法，并通過導引的方式實現對威脅障礙物避碰;文獻[5]利用流水避石的現象，提出一種三維靜態障礙物的避碰算法；文獻[6]針對“突然”出現的障礙物，給出了基于改進Morphin搜索樹的局部路徑規劃避障算法；文獻[7]給出了三維速度障礙錐的定義，并在空間選擇一避障平面，確定UAV避障速度矢量偏轉方向，但很難處理多動態障礙物避碰情況；……