[发明专利]一种巡航任务下无人机避障运动规划方法

摘要

本发明公开一种巡航任务下无人机避障运动规划方法；该方法首先对全局环境进行栅格化建模，并构造了风险评价函数，利用改进A星算法生成全局航迹点，在A星算法中引入无人机的速度约束和最大偏航角速率约束，并利用杜宾曲线对离散点之间进行平滑，同时针对紧急突发障碍，利用几何位置关系和杜宾曲线进行实时避障。采用马尔可夫决策模型对无人机的控制策略进行建模，确定避开障碍的最佳机动动作。本方法能够使无人机快速的根据已知障碍物位置规划出一条安全航迹，并能够对突发障碍做出响应，使无人机做出最佳的机动动作，避免与障碍物发生碰撞。

主权项

1.一种巡航任务下无人机避障运动规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据巡航任务的空间范围和已知障碍物的大小和坐标；利用栅格法将巡航任务的空间范围进行单元化分割，划分出若干个栅格；步骤2：在数字地图的基础上对划分出的各个栅格进行碰撞风险评分；并删除风险评分大于0.8的栅格；步骤3：利用K近邻算法在剩下的栅格中选择安全位置最集中的若干个栅格，并将该安全位置最集中的若干个栅格的顶点作为无人机航迹的里程碑；步骤4：以无人机速度和最大偏航角速率为约束，利用改进的A星算法确定相邻的里程碑之间的航迹点；并根据航迹点生成全局避障航路；步骤5：利用杜宾路径算法对相邻的航迹点之间的避障航路进行路径平滑；并输出全局平滑路径；步骤6：在进行巡航任务时，判断是否有突发障碍物，如果没有，则无人机按照平滑路径飞行；如果在相邻的两个航迹点之间有突发障碍物，则根据突发障碍物的大小和坐标，利用杜宾路径算法重新调整该两个航迹点之间的平滑路径，从而构成避障平滑路径；并由无人机的位置以及无人机与障碍物之间的位置关系生成偏航角指令，将该偏航角指令转化为无人机的控制输入；同时采用马尔科夫决策模型判断出无人机的最佳避障机动动作。