[发明专利]基于施瓦尔兹不等式的飞行器避障方法

权利要求书

1.一种基于施瓦尔兹不等式的飞行器避障方法，其特征在于，具体步骤为：

建立包含飞行器与障碍物在内的纵平面避障坐标系，确定纵平面避障坐标系下飞行器与障碍物坐标；

确定飞行器与障碍物相对距离以及避障剩余飞行时间；

按照飞行器执行机构的响应频率实时解算法向过载指令，飞行器执行机构根据法向过载指令工作，直至避障成功，飞行器法向过载指令计算公式的确定方法为：

建立飞行器与障碍物的线性状态方程，

式中，F、B为状态方程参数矩阵，X为状态变量，分别具体为：

计算状态转移矩阵ψ(t_f-t)，计算公式为：

式中，t_f为终端避障时刻，t为飞行器当前时刻，s为复变量，I为2×2单位矩阵；

计算状态变量在终端时刻的表达式：

式中，

确定在终端时刻状态变量应该满足的条件为，

引入乘子λ，将变换为：

将Schwarz’s不等式应用于上式，可得：

式中，J为性能指标函数，

对应的最优控制解为：

a_M(t)＝K(g₁(t)-λg₂(t))

式中K为常系数；

根据下式确定乘子λ：

通过dJ/dλ＝0确定λ为：

将式λ代入最优控制解，并化简得到法向过载指令计算公式为：

2.根据权利要求1所述的基于施瓦尔兹不等式的飞行器避障方法，其特征在于，确定飞行器与障碍物相对距离的具体公式为：

式中，(X_M，Y_M)为飞行器坐标，(X_A,Y_A)为障碍物坐标，r为飞行器与障碍物的相对距离。

3.根据权利要求1所述的基于施瓦尔兹不等式的飞行器避障方法，其特征在于，确定避障剩余飞行时间的具体公式为：

式中，r为飞行器与障碍物的相对距离，V_M为飞行器速度；t_go为避障剩余飞行时间。