[发明专利]城市低空环境下无人机多目标路径规划联合搜索方法

摘要

本发明提供了一种城市低空环境下无人机多目标路径规划联合搜索方法，属于无人机路径规划技术领域。本方法步首先以静态已知障碍物为基础构建静态安全指数地图，以无人机在飞行过程中主动探测到的没有标记在地理地图中的障碍物为基础，在机载平台上构建动态安全指数地图；然后基于离线搜索与在线搜索联合求解优化无人机飞行时间和飞行安全的多目标路径规划问题。使用本方法首先离线规划一条从起点到终点的代价最小的路径，然后在检测到未知障碍物时，采用在线搜索为在线规划一段变更的航迹，以避开动态障碍物。本发明的在线搜索具有较小的搜索空间，能够为无人机快速地在线重新规划一段安全的路径，从而满足无人机对路径规划实时性的要求。

主权项

1.一种城市低空环境下无人机多目标路径规划联合搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，以地理地图中标记的静态已知障碍物为基础，构建静态安全指数地图；所述的静态安全指数地图描述无人机飞行过程中空间图上任意一点的静态安全指数；步骤2，以无人机在飞行过程中主动探测到的没有标记在地理地图中的障碍物为基础，在机载平台上构建动态安全指数地图；所述的动态安全指数地图描述无人机在飞行过程中探测到的空间中任意一点的动态安全指数；步骤3，构建联合优化无人机飞行时间和飞行安全的多目标路径规划问题；所述的步骤3中构建的多目标路径规划问题，定义具有最小代价W的一条路径p为帕累托最优路径；其中，α为权重系数，g_j(p)是路径p的第j个优化目标的总代价，j∈{1,2}，集合P是求解多目标路径规划问题的帕累托路径集合；步骤4，基于离线搜索与在线搜索联合求解多目标路径规划问题，获取最优路径规划方案；步骤4中所述的离线搜索中，采用如下波速函数来计算：其中，表示当前无人机的位置，表示处无人机的速度函数，表示地图中无人机在位置处的安全指数，α为权重系数；根据无人机的起点、终点和飞行速度，采用离线搜索为无人机离线规划一条从起点到终点的代价最小的路径；无人机在飞行过程中，当检测到未知障碍物时，采用在线搜索为无人机在线规划一段变更的航迹，以避开动态障碍物；所述的在线搜索在当前搜索点和终点之间的连线与检测到的未知障碍物之间不相交的时候，搜索过程停止。