基于路径-速度解耦的无人机编队协同轨迹规划

摘要

针对无人机编队在复杂机动情形下的协同轨迹规划问题,提出了一种基于路径-速度解耦方法的预瞄自适应轨迹规划方法.在路径规划阶段,考虑无人机转弯机动的曲率限制,采用Dubins曲线作为路径构成的基本子结构.为得到最优的Dubins曲线连接控制点,设计了自适应预跟随路径特征的预瞄距离规划算法.在速度规划阶段,针对控制参数化与时间离散化(control parameterization and time discretization,CPTD)的速度规划方法,提出了栅格化空域下差异区间速度规划方法,简称为DIPR.仿真结果表明,预瞄距离自适应算法能够有效优化路径,对比固定预瞄距离方法在转向弧度上平均减少30.70％,在跟踪偏离上减少16.41％,在路径长度上缩短10.87％.对比CPTD方法,DIPR平均提前30代收敛,收敛值平均提高10.67％,编队完成队形集结时间平均缩短15.4 s.得到结果更快更优,并且速度曲线结果连续平滑.