[发明专利]一种基于三维全局人工势函数的无人机编队路径规划算法

摘要

发明公开了一种基于三维全局人工势函数的无人机编队路径规划算法，该算法主要解决无人机在三维空间环境下的队形保持、路径规划以及三维避障等问题。该算法首先建立三维空间下全局势函数的数学模型；然后根据期望队形建立无人机在三维空间下队形几何方程；最后建立含有队形约束的编队无人机运动学方程。该方法通过队形几何方程建立多无人机在三维空间下的几何关系，并采用罚函数法对约束动力学方程进行求解得到编队无人机的飞行轨迹。与传统经典人工势函数相比不仅可以解决二维经典人工势函数的二维空间局限问题，而且可以解决经典势函数存在局部极小值等问题。本发明的算法在解决二维经典势函数的局限性以及编队无人机的路径规划有很好的有效性。

主权项

一种基于三维全局人工势函数的无人机编队路径规划算法，其特征在于，包括以下步骤：首先建立无人机编队的三维环境、自由飞行空间和三维空间内障碍物的数学模型，得到三维空间全局人工势函数；然后根据三维空间全局人工势函数对无人机编队进行受力分析，得出无人机编队在三维空间内的所受力的大小和方向；最后建立三维空间内无人机编队期望队形的几何方程，结合队形几何方程引入拉格朗日乘子建立含有队形约束的无人机编队约束动力学方程；最后求解约束动力学方程。