基于有限时间速度障碍法的UAV避障研究

运用速度障碍法进行避障时,UAV的可选避障速度区间过小,需要进行不必要的机动。针对这一问题,文中在速度障碍法的基础上提出了有限时间速度障碍法,在进行避障的过程中,同时考虑碰撞发生时间和UAV的过载约束,并设计相关指标函数,在无碰速度区域中选择最优避障速度矢量,并将UAV速度偏转至最优避障速度方向上完成避障。该方法计算量少,实时性好,能够满足UAV在线避障的要求。仿真结果验证了方法的可行性和有效性。

一种二维空间UAV自主实时避障算法

在复杂动态环境下,为了保证无人飞行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)能够安全无碰地抵达目标点,提高UAV飞行的安全性和可靠性,提出一种二维空间的自主实时避障算法。算法将威胁判断问题转化为一元二次方程解的存在性问题,同时在可能发生碰撞的前提下得到了最小碰撞发生时间,依据目标点的位置信息确定了UAV的期望速度方向,同时考虑UAV的过载约束,在每次仿真循环中将可选速度区间进行二等分,并依据惩罚因子最小的原则确定避障速度。仿真结果验证了上述避障方法的有效性和可行性。

一种三维空间UAV自主避障算法研究

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。

基于改进Lyapunov矢量场法的standoff跟踪研究

针对基于Lyapunov矢量场法的目标standoff跟踪中收敛速度慢的问题展开研究,提出了一种改进的Lyapunov矢量场法。首先建立了无人机运动学模型,通过对基于速度信息主导的方法和基于位置信息主导的方法的优缺点进行对比,定义了新的速度式,先判断无人机是否收敛到跟踪圆上,然后实施机动。通过速度式实现了跟踪形成前无人机的快速收敛到跟踪圆,跟踪形成后跟踪没有延迟和滞后。最后仿真结果表明了所提出方法的有效性。

多个无人飞行器协同避障及避碰研究

在多个无人飞行器(UAV)进行避障时,各个UAV通常将其他UAV当作移动障碍物进行处理,忽略了其他UAV也会根据自身传感器获知的周围环境信息做出相应的避障机动,规划出的UAV避障路径不可避免出现震颤,针对这一问题,提出了一种基于互惠速度障碍法的避障算法。避障时,不需UAV之间进行通信,每个UAV独立进行同样的避障决策,计算量少,实时性好,能够满足多UAV在线避障的要求。仿真结果验证了本方法的可行性和有效性。

基于双旋Lyapunov矢量场的无人机避障算法

提出一种基于双旋Lyapunov矢量场的无人机避障算法.首先,建立无人机和障碍物的模型,并根据无人机有限时间是否会侵犯障碍物安全圆设计避障判定规则;然后,基于最小侧向偏移量原则选定避障机动中无人机速度旋转方向为最优避障方向,选定其反方向为矢量场旋转方向,定义成功避障的标准并进行证明;最后,通过建立的障碍物合并规则提升避障效率,使得上述方法适用于未知环境下的无人机在线避障.仿真结果表明,在无人机性能约束下,所提出的算法对动态和静态障碍都能有效避障,算法性能优于Dubins路径和人工势场法.