CN108415461A - 一种无人飞行器的航迹规划 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的航迹规划。本发明考虑到无人飞行器航迹规划的效率和成功率有待提高，对RRT算法进行了改进，设计了值的动态调整规则，并对新节点的扩展方向进行了调整。将人工势场法与改进的RRT算法结合，对随机树上的节点构造局部引力场，解决了局部极小值问题以及目标不可达问题。人工势场法与改进的RRT算法相向进行路径规划，改进的RRT算法每扩展一步d，人工势场法也扩展相同的距离，当人工势场的航迹与随机树上节点或目标点相遇便完成航迹规划，本发明提高了航迹规划的效率和成功率，在无人飞行器航迹规划中具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的航迹规划。
背景技术
无人飞行器具有行动灵活、易于操作等特点，被广泛应用于军事领域和民用领域。无人飞行器在低空飞行执行任务过程中展现出了极大的优势，在实现无人飞行器自主控制的过程中，航迹规划是极为重要的一个环节。无人飞行器需要在躲避障碍物的前提下，沿着某一航迹由起点飞向最终目标点。
运用相关算法可实现无人飞行器的航迹规划。RRT算法可运用于无人飞行器的航迹规划，但由于算法自身较强的随机性会导致航迹绕远问题，限制了航迹规划的效率。人工势场法也可运用于无人飞行器的航迹规划，但很容易陷入局部极小值问题以及目标不可达问题，不能保证航迹规划的成功率。保证无人飞行器航迹规划的效率和成功率是当前的重点和难点。
发明内容
本发明为了克服上述问题，提高无人飞行器航迹规划的效率和成功率，提供了一种改进RRT算法与改进人工势场法相结合的航迹规划算法。
附图说明
图1为本发明航迹规划方法的流程图。
具体实施方式
人工势场法与改进的RRT算法相向同时进行无人飞行器的航迹规划，下面结合附图1,对本发明进行详细的描述。
RRT算法以无人飞行器飞行终点作为随机树的初始节点，朝向无人飞行器起点进行扩展，本发明对RRT算法进行了改进。
对改进的RRT算法进行描述：
1）算法初始化，生成初始树节点 ；
2）随机树是否与目标位置或人工势场法的航迹相遇，是则说明随机树已构造完成，进而转向步骤9），否则转向步骤3），；
9）从构造出的随机树之中，寻找从起始点S到最终目标点G的航迹。
人工势场法以无人飞行器飞行起点S作为航迹规划的起始位置，无人飞行器飞行终点G作为目标位置，与改进的RRT算法相向同时进行航迹规划，改进的RRT算法每扩展一步d，人工势场法也扩展相同的距离。将人工势场法与改进的RRT算法结合。对随机树上的节点构造局部引力场，随机树的生长导致节点数增加，即增加了局部引力场，可改变势场分布情况，避免陷入局部极小值的问题；人工势场法的航迹与随机树上节点或目标点相遇便完成航迹规划，因此随机树上的多个节点均可作为人工势场法的目标点，避免了目标点不可达的问题。
对无人飞行器飞行终点构造全局引力函数:
对改进的RRT算法已经扩展出的节点构造局部引力函数:
对障碍物构造局部斥力函数:
无人飞行器受到目标点的引力为：
总的势场力为目标点产生的引力、随机树节点产生的引力和威胁源产生的斥力矢量和。无人飞行器在引力场和斥力场的综合作用下，沿着势场力下降的方向移动，则能够远离已知的威胁源，并趋向于目标位置。人工势场法的航迹与随机树上节点或目标点相遇便完成航迹规划，反向搜索航迹形成航迹。
Claims (4)
1.一种低空飞行无人飞行器的实时航迹规划，其特征在于人工势场法与改进的RRT算
法相向同时进行无人飞行器的航迹规划，对RRT算法的值以及扩展方向进行了改进，并将
RRT算法与人工势场法进行了改进结合，对随机树上的节点构造局部引力场，人工势场法的
航迹与随机树上节点或目标点相遇便完成航迹规划。
2.根据要求1所述的一种低空飞行无人飞行器的实时航迹规划，其特征在于改进了RRT
算法，对值设计最大值和最小值，使能根据本次新节点扩展失败次数的
增加而降低，具体变化规则为：
当失败次数为的整数倍时才调整值。
3.根据要求1所述的一种低空飞行无人飞行器的实时航迹规划，其特征在于当进行新
节点扩展时，构造当前节点朝向终点方向的矢量，构造当前节点朝向临时
目标点方向的矢量，与的矢量和方向为随机树的扩展方向。
4.根据要求1所述的一种低空飞行无人飞行器的实时航迹规划，其特征在于将人工势场法与改进的RRT算法结合，对随机树上的节点构造局部引力场：
无人飞行器受到随机树上节点的引力为：
其中中是引力增益，为与随机树上节点的距离，随机树的生长导致节点数
增加，即增加了局部引力场，可改变势场分布情况，避免陷入局部极小值的问题；人工势场
法的航迹与随机树上节点或目标点相遇便完成航迹规划，因此随机树上的多个节点均可作
为人工势场法的目标点，避免了目标点不可达的问题。
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|---|---|---|---|
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| CN201810519664.7A CN108415461A (zh) | 2018-05-28 | 2018-05-28 | 一种无人飞行器的航迹规划 |
Publications (1)
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| CN108415461A true CN108415461A (zh) | 2018-08-17 |
Family
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Family Applications (1)
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| CN201810519664.7A Pending CN108415461A (zh) | 2018-05-28 | 2018-05-28 | 一种无人飞行器的航迹规划 |
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