基于偽譜法的無人機集群飛行路徑規劃

李 征，陳建偉，彭 博

（北京宇航系統工程研究所，北京 100076）

0 引 言

無人機集群路徑規劃是實現無人機協同飛行的關鍵技術之一，也是當前的研究熱點之一。無人機集群路徑規劃充分考慮無人機的飛行能力、環境條件、任務目標，可為無人機集群規劃最優的飛行路徑，為后續的無人機集群飛行奠定基礎。

針對無人機集群路徑規劃問題，國內外學者進行了廣泛的研究，目前主要有兩類方法：一類是基于幾何路線圖的方法；一類是基于最優控制的方法。

基于幾何路線圖的方法主要有Dijkstra 算法、Bellman Ford 算法、A算法、群智能算法等。文獻［1］提出了一種A定長航跡搜索算法，首次將A算法應用于多無人機協同路徑規劃中，能夠滿足多機同時出發、同時到達的路徑規劃需求，但是A*算法對約束條件的處理能力有限，也不能滿足多樣化的優化目標，因此肖自兵等對A*算法進行了改進，進一步提高了其計算效率；文獻［3］分析對比了遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法在路徑規劃問題中的應用效果，并將改進粒子群算法應用到油田巡井中，可以有效規避障礙物；文獻［4］提出了一種基于Veronoi 圖環境改進的蟻群算法，采用基于區間距離的協同準則，實現了多架無人機的協同路徑規劃。

以偽譜法和序列凸優化為代表的最優控制方法是求解路徑規劃的有效方法，它基于運動物體的動力學方程，將路徑優化問題轉化為非線性規劃問題。最優控制方法實現集群路徑規劃的優點有：①全局規劃，能找出滿足全局最優的解；……