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题名基于时空解耦规划方法的无人机自主降落策略
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作者
徐扬
魏超
冯付勇
胡乐云
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机构
北京理工大学机械与车辆学院
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出处
《兵工学报》
北大核心
2025年第7期236-247,共12页
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基金
北京市自然科学基金项目(4242047)。
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文摘
空地协同系统中的无人车-无人机协同降落对拓展异构智能体集群的任务场景具有重要意义。目前基于轨迹优化的自主降落方法将时间与空间耦合在一起,通过设计最优控制律进行联合航迹优化,但存在优化目标函数设计较为复杂,无法发挥致动器最佳效能的问题。针对传统轨迹优化方法中时空维度过度耦合的问题,提出一种基于时空解耦的轨迹优化(Spatio-Temporal Decomposition Planning,STDP)方法,通过在空间与时间维度分别对降落轨迹进行优化,使无人机在复杂场景下采取更为激进的飞行策略。同时在设计目标函数时,综合考虑无人机的降落耗时以及电机功耗模型,以最优时间、能耗为控制目标构建2阶锥规划问题以加速求解,确保求解质量与效率。仿真结果表明,相较于时空耦合的规划方法,STDP方法规划出了更逼近运动学约束边界的轨迹,使得任务耗时大大缩减,提高了任务效率,同时实际场景中的测试结果也证明了STDP方法在实际应用中的可靠性。
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关键词
多旋翼无人机
自主降落
时空解耦方法
轨迹规划
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Keywords
multirotor unmanned aerial vehicle
autonomous landing
spatio-temporal decomposition
trajectory planning
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分类号
TJ301
[兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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