[发明专利]基于布谷鸟算法改进人工势场法的四旋翼编队避障方法

权利要求书

1.一种基于布谷鸟算法改进人工势场法的四旋翼编队避障方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，确定主机四旋翼的当前位置、目标位置、环境中障碍物的位置及大小，建立环境模型，并初始化人工势场法的参数；

步骤2，利用斥力函数和引力函数分别计算障碍物对主机四旋翼的斥力以及目标点对主机四旋翼的引力，同时计算斥力和引力的角度；

步骤3，基于步骤2的结果，计算斥力和引力的合力，并计算与主机四旋翼距离最近的障碍物的距离；

步骤4，判断步骤3中的合力是否为0，若否，则跳转至步骤5，否则判断是否到达目标点，若到达目标点则结束，否则跳转至步骤6；

步骤5，判断步骤3中所述的与主机四旋翼距离最近的障碍物的距离是否小于预设阈值，若是，则跳转至步骤6，否则跳转至步骤7；

步骤6，采用布谷鸟算法计算主机四旋翼下一步位置的最优解，之后利用差分进化算法进行循环迭代，直至摆脱局部极小值点且主机四旋翼与距离最近的障碍物的距离大于预设阈值，结束迭代，更新合力方向与步长；

步骤7，在合力作用下，主机四旋翼按照预设步长运动到下一步的位置；

步骤8，判断所述下一步的位置是否满足转角约束条件，若不满足，跳转至步骤6，重新规划下一步的位置，否则跳转至步骤9；

步骤9，判断是否到达目标点，若到达目标点则跳转至步骤10，否则跳转至步骤2；

步骤10，由上述步骤生成主机的规划飞行轨迹，之后基于飞行编队确定从机的飞行轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于布谷鸟算法改进人工势场法的四旋翼编队避障方法，其特征在于，步骤2中所述斥力函数为：

式中，m为斥力系数，ρ(q)为四旋翼q到障碍物的距离，ρ_G为四旋翼q到目标点的距离，ρ₀为斥力作用范围，n为任意正实数。

3.根据权利要求1所述的基于布谷鸟算法改进人工势场法的四旋翼编队避障方法，其特征在于，步骤6中所述布谷鸟算法具体包括以下步骤：

步骤6-1-1，初始化n个寄主的鸟巢：在解空间内随机选择n个解，作为寄主的鸟巢，即初始解；

步骤6-1-2，随机取一个布谷鸟，通过莱维飞行产生一个解，该解生成过程中采用可变步长；步长l的计算公式如下：

其中，

式中，β为莱维飞行的预设参数；

步骤6-1-3，评估解的质量，即计算适应度函数的值；

步骤6-1-4，根据适应度函数找到最优解并记录下来；

步骤6-1-5，根据发现概率舍弃一个鸟巢，并建立新鸟巢；

步骤6-1-6，列出当前最佳的鸟巢，跳转步骤6-1-2，继续迭代，直到达到迭代上限；

步骤6-1-7，输出最佳鸟巢中的解即主机四旋翼下一步位置；

步骤6-1-8，判断是否摆脱局部极小值点或者主机四旋翼与距离最近的障碍物的距离是否大于预设阈值，若满足，则结束，否则跳转步骤6-1-1。