[發明專利]一種基于速度場的無人機軌跡規劃方法有效
| 申請號： | 202110289879.6 | 申請日： | 2021-03-15 |
| 公開（公告）號： | CN113093787B | 公開（公告）日： | 2022-09-13 |
| 發明（設計）人： | 陳康;符文星;張通;常曉飛;黃漢橋;許濤;張曉峰;程昊宇;付斌 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學;西安因諾航空科技有限公司 |
| 主分類號： | G05D1/10 | 分類號： | G05D1/10 |
| 代理公司： | 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290 | 代理人： | 王鮮凱 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 速度 無人機 軌跡 規劃 方法 | ||
1.一種基于速度場的無人機軌跡規劃方法，其特征在于步驟如下：
步驟1：將無人機感知設備得到的環境信息柵格化，得到防空區域，且含障礙物區域的信息；將柵格圖整體縮小或者放大等價轉換成地圖矩陣；
步驟2：在地圖矩陣上設定起點的信息為(xS,yS,vS,θS)，終點的信息為(xE,yE,vE,θE)，其中x,y表示該點的橫縱坐標，v,θ表示該點的速度與偏航角；
以起點為例，在起點航向兩側構造轉彎圓，并視為障礙物區域，轉彎圓的圓心連線垂直于航向；
轉彎圓的半徑以及兩側轉彎圓的圓心坐標計算如下：
其中，g為重力加速度，表示坡度。θlef,θrig分別表示作左右轉彎圓的圓心與起點連線與x軸正向的夾角，xSlef,ySlef分別表示左側圓心的橫縱坐標，同理xSrig,ySrig表示右側圓的圓心橫縱坐標；
在起點和終點上，再設計三角形障礙物區域，其中兩個頂點的坐標分別為兩側轉彎圓的圓心，另一個頂點坐標為：
其中，traiSx,traiSy,traiEx,traiEy分別表示在起點、終點所構造的三角形的另一個頂點的橫縱坐標；
步驟3：根據地圖矩陣和步驟2的起終點約束設計，執行如下步驟：
1、構造相同維數的距離矩陣：計算圖中各點到最近障礙物的歐氏距離，記錄在距離矩陣中；
2、構造相同維數的速度矩陣：利用距離矩陣中的數據，設計速度函數如下：
式中VMAX表示無人機的最大飛行速度，dis表示該點距離最近障礙物的歐氏距離，ACC表示地圖的縮小倍數，e表示自然常數；
步驟4：采用A-star算法在所構造的速度矩陣中尋路；
步驟5：對于A-star算法在速度矩陣中搜索到連接起點和終點的一系列離散點，去掉位于同一線段上的中間點；
步驟6：在安全距離之下，規劃出的軌跡點距離最近障礙物的距離需大于安全距離，步驟為：
步驟a、從起點至終點，遍歷任意相連三點，記錄三點之間歐氏距離的最小值，視為本次處理路徑點的標準值；
步驟b、記錄所有滿足上述標準值的相鄰三頂點，連接三點中的首尾點，得到一系列的線段；
步驟c、判斷上述線段上任意一點所屬的單元格在距離矩陣中對應的值是否大于安全距離值，若均大于安全距離，則去掉該相鄰三點的中間點，否則標記對應的三點，其距離值不可被設為新的標準值；
重復執行步驟a～步驟c,直至任意相鄰三點距離值均不被設為標準值，結束。
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