[發明專利]一種非一致約束下多節點著陸器協同避障決策方法

在審

• 申請號: 202211743039.3
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115959306A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 梅杰;柴敬軒;馬廣富;吳偉仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;B64G1/62;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 深圳市深聯知識產權代理事務所(普通合伙) 44357
• 代理人: 張琪

1.一種非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，所述多節點著陸器包括柔性體、設置在所述柔性體內部的三個剛性節點，三個剛性節點的中心為虛擬中心，以所述虛擬中心為原點建立虛擬中心坐標系所述方法包括以下步驟：

S100、控制多節點著陸器下降到預設的高度，獲取星表的環境地圖；

S200、計算所述多節點著陸器虛擬中心的軌跡δ_v(t)和各個節點的位置p_i(t)；

S300、基于所述多節點著陸器的構型勢場、避障勢場和避碰勢場等柔性變換約束，確定各節點相對所述虛擬中心的實時距離r_i(t)，計算各節點自身的軌跡δ_i(t)；

S400、控制各節點跟蹤所述自身的軌跡δ_i(t)實現協同避障。

2.根據權利要求1所述的非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，所述節點在所述虛擬中心坐標系坐標系的相對位置表示為：

{r₁(t)，r₂(t)，r₃(t)}，

其中，t為時間；

節點i的在世界坐標系中的位置表示為：

p_i(t)＝p_v(t)+R_v(t)r_i(t)，

其中，p_v(t)∈R³和R_v(t)∈SO³表示虛擬中心坐標系的原點在世界星體下的位置和姿態。

3.根據權利要求1所述的非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，步驟S200包括：

S210、基于虛擬中心避障勢場，采用關鍵航點和插值方法，計算所述虛擬中心實時航點{K₁...K_N}的位置p_v(t)和偏航角ψ_v(t)的平坦輸出；

S220、計算節點的位置p_i(t)及其四階導數，

其中，r_i表示在虛擬中心坐標系下，每個節點相對于虛擬中心的實時距離，p_i表示節點i在星體坐標系下的位置，偏航角ψ_i(t)及其四階導數與虛擬中心的偏航角一致。

4.根據權利要求1所述的非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，步驟S300包括，所述多節點著陸器的構型勢場為：

其中，A為節點構型參數，為節點的期望位置，r為節點的實際位置，i表示第i個所述節點。

5.根據權利要求1所述的非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，步驟S300包括，所述多節點著陸器的避障勢場包括虛擬中心避障勢場和節點避障勢場。

6.根據權利要求4所述的非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，所述虛擬中心避障勢場中由障礙物生成的向量場的整體排斥向量為：

其中，為從障礙物位置指向虛擬中心的排斥向量，其大小為與障礙物的位置和半徑以及虛擬中心的朝向有關的類高斯函數，k為環境中障礙物的個數，為障礙物k在全局坐標系中的水平位置，r_k表示障礙物半徑，表示虛擬中心的朝向，

其中，

其中，B_k是一個與障礙物k的半徑r_k相關的參數，∑是一個2x2的正定矩陣，

其中，是單位矢量的垂直方向，σ₁，σ₂是協方差。

7.根據權利要求4所述的非一致約束下多節點著陸器協同避障方法，其特征在于，所述節點避障勢場為：

其中，C_k是一個與障礙物k的半徑r_k相關的參數。