基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划

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1、第44卷第3期2012年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsVolr44No．3Jun．2012基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划李春涛1易小芹1胡木2(1．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016；2．中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，成都。610041)摘要：钟对局域动态环境中无人机实时航珞规划展开研究，提出了一种基于速度矢量场的二雏动态实时航路规划方法。通过建立不同空问特征区域速度场模型，实现了速度场驱动下的无人机航路

2、规划．文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部陷阱问题I采用探洲步长法，实现了无人机机动约束的融合，解决了航路可飞性问题；在动态实时规划应用中，确立了环境信息曼新方法，实现了对动态环境的描述。通过仿真验证，表明速度矢量场法能够根据动态环境信息度时规避威胁到达li标点，算法具有良好的完备性和实时性，适用于局域动态环境中的快速航运规划。关键词：无人机}实时航路规划；速度矢量场法；虚拟目标点法；探测步长法中圈分类号：V249文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)03-0340-07Real-TimePathPla

3、nningofUAVBasedonVelocityVectorL／Chunta01，nXiaoqinl，HuMu2(1．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．ChengduAircraftDensign&ResearchInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Chengdu。610041，China)Abstract：Anon

4、—linereal—timepathplanningisproposedforunmannedaerialvehicle(UAV)intwo-di—mensionaldynamicenvironment．Areal—timeplanningmethodbasedonvelocityvectorfieldisdevelopedinwhichtheenvironmentmodelisestablishedbasedonthepropertiesofspecialareasuchasradar，mountainsete．Thenthed

5、rivenmechanismofvelocityvectorfieldiSconstructedinordertOrealizetherouteplanningforUAV．Tosolvetheinherentlimitationsofvectorfield．thevirtualtargetpointisin-trodueedtodealwiththetrapcausedbylosinglotsofenvironmentinformation．Thedetecting—stepmethodisusedtomeettherequir

6、ementsofmaneuvercapabilityofUAV．Thesimulationresultsshowthatthemethodbasedonvelocityvectorfieldiseffectiveandfeasibleinreal-timepathplanningofUAV．Keywords：unmannedaerialvehicle；real—timepathplanning；velocityvectorfield；virtualtargetpoint；detecting—stepmethod元人机是一种由动力驱

7、动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器。最初的元人机作为靶机而存在，但随着对无人机理解的深入以及国家战略的需要，无人机扮演的角色越来越多，在作战武器中的地位也不断上升n。2]。作为无人机发展的关键技术之一，航迹规划技术受到了国内外学者的广泛关注。传统的规划方法是基于预先确定的代价函数生成一条具有最小代价的路径。例如A。算法[“]，常常基于一定规则，在隐式图上搜索路径，要获得最优航迹需要较长的收敛时间和很大的内存空间，对机载设备提出了较高要求。文献[5，6]基于遗传算法进行路径规划，能够有效提高路径规划的质量，却难以实现路径的实时局部

8、调整。Chandler等给出了一种基于Voronoi图收稿日期：201I-05-30；修订日期：2011—07-27通讯作者：李誊涛，男，副教授。1975年出生·E-mail；LCTll5@,nuaa．edu。Cn。第3期李春涛，等：基于速度矢量场