王 彪， 董 超， 黄 毅， 唐超颖

(南京航空航天大学自动化学院，南京 211106)

0 引言

实现地形跟随的方案之一是基于地形数据，采用航迹规划算法确定期望航迹曲线，再通过航迹跟踪控制完成。高精度的地形数据为该方案的实现增加了可行性。

航迹规划是综合考虑多种因素所得最优或可行的飞行航迹[1]。通常的航迹规划分为初始航迹生成和航迹光顺两步。国内外一般采用Voronoi图法[2]、概略图法[3]等结合Dijkstra,A*[4]等最短路径搜索算法生成初始折线航迹，再通过合适的曲线光顺算法获得满足飞行性能约束的光滑航迹。利用B样条[5-6]、Dubins曲线[7]和Reeds-Shepp曲线[8]光顺所得航迹不利于后续跟踪。本文综合考虑现有规划算法的研究弊端、地形跟随问题中航迹规划的需求，采用文献[9]最优航迹方法，通过最小化一个最优性能函数，借鉴文献[10]设计满足飞行器机动性能约束的三次样条函数，再施以高阶连续性约束，将航迹生成和航迹光顺一步完成。

经典的Pure Pursuit，LOS及其各变种的跟踪方法[11-12]对飞行器的机动能力有较高要求，针对该问题提出了许多非线性制导律。其中:NELSON等[13]提出的矢量场(Vector Field,VF)制导律逐渐成为无人机制导领域的著名工具，它们分别构造了直线与圆弧矢量场生成航向角指令，在有风条件下仿真有效;朱欣华等[14]针对两轮驱动机器人的路径跟踪问题，通过适量场法精确跟踪较为复杂的正弦路径;XU等[15]在自动水面舰艇控制系统中仿真验证矢量场法比LOS算法有更好的跟踪性能;文献[16]研究证明矢量场路径跟踪依赖更少的控制量。……