基于人工勢(shì)場(chǎng)的旋翼飛行器航跡規(guī)劃方法

劉 暢,羅寧曦,蘆利斌,譚力寧,李文豪

(火箭軍工程大學(xué),陜西 西安 710025)

基于人工勢(shì)場(chǎng)的旋翼飛行器航跡規(guī)劃方法

劉 暢,羅寧曦,蘆利斌,譚力寧,李文豪

(火箭軍工程大學(xué),陜西 西安 710025)

人工勢(shì)場(chǎng)法是局部路徑規(guī)劃常用的一種方法。針對(duì)基于人工勢(shì)場(chǎng)的傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法沒(méi)有充分考慮旋翼飛行器運(yùn)動(dòng)特性的問(wèn)題,通過(guò)改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法提出了一種飛行器側(cè)向機(jī)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)方法——二次引力勢(shì)場(chǎng)法。該方法以預(yù)規(guī)劃航跡為約束,通過(guò)動(dòng)態(tài)選定給定航跡點(diǎn)作為引力源引導(dǎo)飛行器以一定速度跟蹤給定的航跡以完成任務(wù)。仿真結(jié)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(guī)劃任務(wù)。

航跡規(guī)劃；人工勢(shì)場(chǎng)法；旋翼飛行器

作為飛行器任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的核心之一,航跡規(guī)劃是一門(mén)伴隨現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)。準(zhǔn)確地說(shuō),航跡規(guī)劃指在具有“威脅源”的環(huán)境中,按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(如距離、時(shí)間、能量等),尋找一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的無(wú)“碰撞”路徑,以保證圓滿(mǎn)完成飛行任務(wù)[1]。近年來(lái),人工勢(shì)場(chǎng)算法因其機(jī)理簡(jiǎn)單、模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、環(huán)境描述快捷等優(yōu)點(diǎn)在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中得到了廣泛運(yùn)用,但其具有的目標(biāo)不可達(dá)[2-5]、徘徊抖動(dòng)[3]、動(dòng)態(tài)規(guī)劃能力不足[6]等缺點(diǎn)也限制了其應(yīng)用范圍。針對(duì)這些問(wèn)題,學(xué)者們已經(jīng)提出了許多解決方法,如沿墻走、模擬退火算法、隨機(jī)逃走法和動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)折半法等[11]。但總體來(lái)看,此類(lèi)路徑規(guī)劃算法仍然缺少對(duì)于飛行器運(yùn)動(dòng)特性的考慮。……