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题名基于精确凸松弛的固定翼无人机实时轨迹规划
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作者
李雅轩
刘新福
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机构
北京理工大学宇航学院
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出处
《兵工学报》
北大核心
2025年第3期34-46,共13页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFC3341100)
民机研究专项项目(MJG5-1N21)。
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文摘
针对固定翼无人机轨迹规划问题,提出一种基于精确凸松弛的实时轨迹规划方法。该方法包含路径规划和速度优化2个步骤。第1步,设计无人机在多障碍环境下的飞行路径。综合考虑无人机动力学和控制约束条件,提出基于Dubins路径的避障路径规划方法来生成适应固定翼无人机飞行性能限制的避障路径。第2步,计算无人机沿避障路径飞行的速度和控制。提出利用非线性保留和精确凸松弛将强非线性的速度优化问题转化为单个凸优化问题,并理论证明了方法的有效性。因为不需要迭代求解凸优化问题,速度优化算法没有收敛性问题,具有良好的实时性。仿真结果表明:新方法在多障碍环境和未知障碍环境中均能够可靠快速地完成避障轨迹规划,相比于非线性优化和序列凸优化,计算效率明显提升,计算时间仅为数十毫秒。
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关键词
固定翼无人机
轨迹规划
实时避障算法
Dubins路径
凸优化
精确凸松弛
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Keywords
fixed-wing UAV
trajectory planning
real-time obstacle avoidance algorithm
Dubins path
convex optimization
exact convex relaxation
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分类号
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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