杨秀霞 周硙硙 张毅 华伟 孟启源

（1.海军航空工程学院控制工程系烟台264001）（2.海军航空工程学院研究生管理大队烟台264001）

一种三维空间UAV自主避障算法研究∗

杨秀霞1周硙硙2张毅1华伟2孟启源2

（1.海军航空工程学院控制工程系烟台264001）（2.海军航空工程学院研究生管理大队烟台264001）

在复杂环境下，为提升UAV空间执行任务的安全性和可靠性，提出一种三维空间UAV自主避障方法，建立三维空间碰撞锥和速度障碍锥模型，确定UAV空间自主避障的最小速度矢量偏转角，并求解了UAV的避障点。同时，将确定的避障点和避障方向作为UAV三维五次Pythagorean Hodograph（PH）避障重规划路径的初始化条件进行仿真验证，仿真结果验证了自主避障方法的有效性和可行性。

UAV；自主避障；空间速度障碍；路径重规划

Class NumberTP301

1 引言

近年来，许多学者对UAV在动静态环境中的自主避障算法进行了研究，提高UAV在复杂环境中对威胁障碍物的“感知和避碰”能力［1］，如何提高UAV在三维空间复杂环境中执行艰巨任务的生存能力成为UAV技术研究中亟待解决的关键问题之一［2］。为UAV配备高性能的自主避障系统可实现UAV在复杂环境下对动静态障碍物的避碰，即要求自主避障系统配备的自主避障算法能实现对动静态威胁障碍物的避碰；另外，提升UAV的自主避障系统性能，可提高UAV在复杂动态环境中执行任务的生存能力。

目前，针对三维空间自主避障的研究文献相对较少。学者J.Ellerbroek［3～4］对三维空间中飞行器之间的相互避碰分离进行了研究，通过空间障碍锥进行建模，并采用降维方式实现避碰分离。……