使用dubins路徑和回旋曲線進行多個無人機的路徑規(guī)劃-全文預覽
【正文】 架，下標s和f分別表示開始和完成，向量ac是連接向量。和代表兩個向量的長度，tr和ta是單位長度的依據(jù)向量，單位向量tr和ta可以寫成： 通過轉換成角度。切線T與X軸有一個角度θ，過點Q的路徑長度為s。根據(jù)微分幾何原理，二維空間內的一條曲線是由一個orthonormal框架移動產生的。選擇一群無人機重的中的最長路徑作為參考路徑，將其他路徑的長度都增加到等于參考路徑。圖中，r(t)代表最初的路徑，r1(t)和r2(t)代表由中間航途基準點M規(guī)劃的新路徑，wp1和wp2代表航跡點/位置。圖中中央陰影部分代表一個障礙，中間障礙C的位置決定了中間航途基準點M的選擇，它在點X1，X2連線的左邊或者右邊。 使用中間航途基準點/位置處理威脅通過規(guī)劃中間航途基準點/位置完美的解決了避碰和處理靜態(tài)障礙這兩個約束。dk,int和dm,int就是路徑rk(t)和rm(t)從起點到交點的長度。如果將“最小分離距離”用于曲線路徑將會得到錯誤的結果。如果兩個路徑的安全圈重疊，將會產生碰撞。 第二階段：滿足安全約束在第二階段，要給可以飛行的路徑加上安全約束。這條路徑的曲率輪廓有兩個不連續(xù)的點。隨著約束的增加復雜性也增加了，這樣就可能得不到一個解決方案，這個問題可以分解為三個階段：第一階段為每架無人機規(guī)劃一條最短路徑，第二階段添加安全約束，第三階段建立長度相等的飛行路徑。(θ,Ф)表示取向，紅色表示障礙區(qū)，i表示第i架無人機或路徑。這些無人機要像躲避靜態(tài)障礙物一樣躲避其他無人機以及空間中存在的其他障礙。 場景對應的問題見圖4.：r(1)—航線 路徑 (x,y,z)—方位 坐標一批N架無人機離開基地，它們必須同一時間到達目標區(qū)域。在機器人應用程序中可以看到早期的回旋曲線。Shanmugavel, Tsourdos, Z˙bikowski, White, Rabbath和 Lechevin使用參數(shù)曲線進行路徑規(guī)劃。Chandler et al提出使用一個指定的應用程序進行軌跡協(xié)調規(guī)劃。Judd和McClain提出使用帶有軌跡平滑的三次樣條函數(shù)進行軌跡規(guī)劃，Chandler、Pachter和Rasmussen主張用弧進行軌跡規(guī)劃。操作時，每次彈出遇到威脅，泰森多邊形法都會進行更新。大多數(shù)的解決方案都可以由一個簡化框圖（見圖2）表示圖2 現(xiàn)有方法的路徑規(guī)劃使用這種方法進行路徑規(guī)劃需要輸入航跡點、障礙位置和大小、以及相關的不確定因素，通過優(yōu)化技術將這些數(shù)據(jù)進行路徑規(guī)劃。 準備工作在近代多架無人機的路徑規(guī)劃的研究非常活躍。躲避障礙和其他無人機的能力是衡量路徑安全性的主要指標，路徑必須保證無人機避免與己方無人機相撞，并且能夠靈活的躲避環(huán)境障礙帶來的威脅。路徑規(guī)劃是一個復雜的問題，它需要滿足操作環(huán)境和其他作戰(zhàn)需求等物理約束，其中最重要的約束是路徑必須是可以飛行的，無人機的適航路徑必須滿足運動學約束以確保無人機運動在操縱曲率的最高界限。第三層進行指導和控制，保證無人機在第二層規(guī)劃的軌跡上飛行。路徑規(guī)劃是任務規(guī)劃的一個分支，圖1是任務規(guī)劃的典型功能體系結構。廉價電子產品的飛速發(fā)展使得無人機更加實用。 介紹 在許多應用程序中自動控制取代了人類操作，像軍事系統(tǒng)中存在危害人類因素的地方、處理有害物質、災難管理、監(jiān)視偵察等單調的操作。在第一階段，每個無人機都使用Dubins路徑和回旋曲線進行路徑規(guī)劃，這些路徑是通過微分幾何原理完成的。使用Dubins路徑和回旋曲線進行多個無人機的路徑規(guī)劃摘要：本文講述了對一群無人機進行路徑規(guī)劃的方法。第一階段使規(guī)劃適航路徑，第二階段通過添加額外的約束規(guī)劃安全的路徑，使無人機不與其他無人機或者已知的障礙碰撞，第三階段對路徑進行規(guī)劃是無人機同時到達目標。一些模擬仿真結果證實了這一技術。無人機在軍事和民用領域都有廣闊的應用前景，因
數(shù)學相關推薦
鄂ICP備17016276號-1