[发明专利]一种绳系连接多飞行器离线轨迹生成方法

权利要求书

1.一种绳系连接多飞行器离线轨迹生成方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：生成载荷的飞行轨迹

1.1)获取地图信息：通过获取实际环境中的危险区域与安全区域大小，建立一个带有边界大小约束的全局地图，然后对地图中的危险区域以及安全区域进行栅格化赋值，得到全局地图；

1.2)设定路径搜索算法参数值：对搜索算法设置地图边界条件约束，速度约束、加速度约束；设置栅格扩展方式为基于加速度和当前速度积分得到的满足运动学的路径；设置代价函数为曲线路径的长度；设置启发函数为根据当前点速度加速度解算出的不考虑避障的曲线路径长度；考虑避障约束时膨胀载荷点的单位大小到虚拟阵型的大小；所述的搜索算法为A*算法

1.3)生成载荷的飞行轨迹：设定好起点和终止点以及各个约束条件值，进行路径搜索，得到一条满足无人机运动学、躲避障碍物、队型的飞行轨迹；

步骤2：求解各个无人机和载荷的轨迹初始解参数

2.1)输入步骤1中的载荷飞行轨迹，根据载荷初始路径以及绳长求解出每架无人机的初始路径；

2.2)对每一条路径进行等周期采样分段，将每条路径分离为多段轨迹的整合，并保证每条路径的段数相等；

2.3)对每一条路径的每一段轨迹进行Bezier曲线反求控制点得到每段轨迹的初始控制点参数；

步骤3：优化出满足约束条件的飞行轨迹

3.1)选择所有的路径上的Bezier曲线控制点作为优化变量，输入步骤2中得到的每一条路径的每一段轨迹的Bezier曲线控制点参数作为初始解，并对每一段轨迹进行矩形扩展，确定出每一段轨迹的最大安全栅格范围作为每一段轨迹的位置约束值；

3.2)对每一段Bezier曲线轨迹求多阶导数得到snap的表达式，然后将snap设为待优化问题，通过非线性优化使其最小；所述多阶为4阶；

3.3)为非线性优化设置约束项，包括起始点与终止点约束、连续性约束、地图边界约束、速度约束、加速度约束、绳索长度约束、无人机间碰撞约束、无人机及负载与障碍物碰撞约束；

3.4)通过步骤3.1)、3.2)、3.3)将整个路径规划问题转换为一个非线性优化问题，并确定了优化的一组良好的初始解，优化问题表达式、以及优化约束，对该优化问题进行非线性优化即可解出每段轨迹Bezier曲线的最优控制点值，从而得到每段轨迹的多项式表达式，解出整个无人机编队的飞行路径。

2.根据权利要求1所述的一种绳系连接多飞行器离线轨迹生成方法，其特征在于步骤1.2中所述的曲线路径长度通过BVP解算出的。