矢量场路径规划算法及其仿真验证

无人机路径规划通常采用航点设置和过点曲线拟合的方法实现,期望航向角分段给定,不随航线的改变自动修改期望航向,不具有期望航向和期望位置自动快速生成能力。提出一种适用于复杂飞行任务路径规划的矢量场算法,并开发仿真验证系统验证其有效性。引入矢量场概念设计航向角制导律,使处于任意位置的飞行器能按期望航向角平滑飞抵期望目标路径,沿期望目标路径完成飞行任务;以隐函数方程建立期望路径矢量场,几何分析矢量场路径规划的原理,基于李雅普诺夫稳定性理论证明规划路径误差的有界性,距离误差和航向角误差在航向制导律作用下均能稳定收敛于0;以倾转四旋翼无人机定高飞行任务路径规划为例,应用矢量场方法采用分段过渡策略规划平滑飞行的期望路径,并进行仿真验证。结果表明:矢量场路径规划算法可行,是一种有效的快速飞行路径规划方法。