徐广通，邹汝平，王 祝，孙景亮，龙 腾

基于滚动规划框架的多无人机协同轨迹快速生成方法

徐广通1,2，邹汝平3，王 祝4，孙景亮1,2，龙 腾1,2

（1. 北京理工大学宇航学院，北京 100081；2. 飞行器动力学与控制教育部重点实验室，北京 100081；3. 西安现代控制技术研究所，西安 710065；4. 华北电力大学自动化系，保定 071003）

面向多无人机协同轨迹快速规划的需求，提出基于滚动规划框架轨迹高效求解方法，将协同轨迹规划问题分解为若干短时域规划子问题，通过降低求解维度，提升协同轨迹规划效率。在考虑飞行性能与避障/避撞约束的基础上，设计了终端状态启发的目标函数，确保滚动规划结果能够准确收敛到终端状态。定制基于剩余距离的速度调节机制，通过动态调速保证规划结果的时间一致性。使用序列凸优化方法求解短时域轨迹规划问题，进一步提升规划效率。典型任务想定下的数值仿真验证结果表明：所提方法能够在满足避障/避撞与性能约束的前提下，快速生成短时域协同轨迹（耗时小于1s），具有工程实用性。

多无人机；协同轨迹规划；滚动规划框架；凸规划；速度调节机制

1 引 言

近年来，多无人机协同理论得到了广泛的研究，已在区域搜索、目标追踪等军事和包裹运输、农业植保等民事领域应用[1-3]。轨迹规划作为多无人机协同的关键技术之一，可生成满足动力学、边界、初始及终端状态、威胁规避、机间避碰等约束的轨迹，引导无人机安全高效执行既定任务[4]。

协同轨迹规划因其高维特征，传统的轨迹规划方法（混合整数规划[5]、快速扩展随机树[6]、伪谱法[7]）难以对其进行快速求解。……