多约束条件下无人机航迹规划
2021-02-22李昱奇刘志乾程凝怡王莹莹朱春丽
计算机工程与应用 2021年4期
李昱奇,刘志乾,程凝怡,王莹莹,朱春丽
1.中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院,北京 102249
2.中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京 102249
3.中海油研究总院有限责任公司,北京 100027
无人机航迹规划是全局优化问题,在复杂的动态场环境下,基于各种约束条件,寻求最优飞行路径[1]。无人机只有依靠导航系统提供的信号,准确地到达预定位置,才能保证任务顺利完成[2-3]。目前远程长航时无人机配备的导航系统是以惯性导航系统为主,以卫星导航、天文导航、多普勒导航等为辅助手段的组合导航系统[4],但由于其精密程度高、结构复杂、系统存在限制等原因,在飞行过程中会产生定位误差,若单纯依靠惯性导航,定位误差会随时间累积,当误差累积到一定程度将无法实现精确定位,影响任务执行[5-7]。为此,无人机须前往相应误差校正点进行误差校正,由此引发的约束问题,称为导航精度类约束;同理,若遇威胁因素,需要躲避而引发的约束称为规避类约束。
大部分学者的研究点专注于如何提高导航精度[8-10]。如张楠[11]对高空长航时无人机组合导航系统的方案、模型和算法进行了研究,并分析了方案的可行性,但并未与航迹规划相结合。而针对航迹规划问题,主要研究集中在规避类约束方面[12-17]。如2016 年,尹高扬等人[18]采用改进的快速扩展随机树法解决三维空间下无人机航迹规划问题,该算法在搜索最优路径的同时,可以有效躲避威胁和障碍。同年,Calik[19]针对雷……
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