三维场景的实时无人机航迹规划方法

摘要

针对无人机在三维复杂场景中自主规划航迹存在实时性和安全性不高的问题,本文提出了一种基于关键航点的实时无人机航迹规划方法.该方法可分成以下两个阶段:首先,改进A*算法的启发函数,使其更适应无人机的三维运动特征,基于栅格地图用改进后的A*算法寻找无碰撞的栅格路径,并利用梯度信息筛选关键航点,生成初始路径;其次,优化碰撞代价函数,并显式地引入无人机动力可行约束,构建二次规划模型来优化初始路径,确保航迹的安全、平滑、适合无人机飞行.实验结果表明,本文方法在保证实时性的同时具有更短的航迹长度和更高的成功率,在障碍物密度小于0.5个/m~2的情况下,达到了100%的成功率.