[发明专利]一种面向无人机的航迹规划方法

说明书

本发明提供一种面向无人机的航迹规划方法，涉及无人机应用技术领域。本发明基于快速扩展随机树模型进行无人航迹规划，首先，采用多目标点同时搜索的方式加快搜索速度；然后利用目标启发策略降低搜索范围加快算法的收敛速度；最后，采用冗余点删除策略可以减少路由长度，通过平滑处理方式提高其平滑度，从而使其更好的应用于无人机航迹规划，以保证在复杂战场上的安全可以高效执行。本发明搜索空间冗余量少，在搜索时间损耗上用时较短，适用于快速航迹规划作战环境。

技术领域

本发明涉及无人机应用技术领域，尤其涉及一种面向无人机的航迹规划方法。

背景技术

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是指机上不乘坐任何操控人员，能够自主远程飞行、并且可以携带一定载荷的装置。它不仅可以执行军事侦察、监视、搜索等非攻击性侦察任务，还可以执行地面攻击、轰炸等攻击任务。同时无人机的应用十分广泛，在军事、农业、物流等生活中都有着广泛的应用。

在军事领域中，由于战场任务复杂度的极大提高，无人机被安排到几乎覆盖了每个国家的每一个地区用于检测威胁。同时由于无人机的低成本和灵活性，不用考虑机载人员的生理限制，因此可以更加灵活、自由的完成各项复杂飞行动作，并可探索人类无法靠近的危险区域，能够替代人们执行各种重复性高、工作环境恶劣、工作性质危险的任务，随着无人机技术的飞速发展，战场的复杂性大大提高，越来越多的无人机将用于未来战场，而合理的航迹规划是无人机顺利完成任务的重要保障。

在民用领域无人机的作用也日益重要，逐渐成为帮助人类发现未知，探索自然，维护社会公共安全，参加重大抗震救灾等任务不可或缺的力量，尤其在航拍摄像，城市监控，天气预报，自然检测，基础设施检查、环境监测、区域绘图和地面机器人支持等领域有长足发展。但是无人机在执行复杂的任务时，如自动目标检测，或自主探索等任务还面临着许多挑战。这些挑战在室内环境中难度更大，因为在室内全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)数据不能用，为了高效地执行具有高水平自治性的此类高级任务，需要一种健壮且灵活的体系结构。因此需要分配具有避障的轨迹，轨迹控制用于使无人机沿着由航迹规划给出的期望轨迹移动。

无人机航迹规划指的是从起始点到目标点一段飞行区域内在满足约束条件的情况下选择一条最佳到达路径，该路径应当满足无人机自身约束条件以及环境约束条件并获得最大收益，从而以最小的代价到达目的地完成任务的执行。无人机航迹规划是无人机执行任务完成任务的关键，一个理想的航迹规划应该具备要求：首先能够自由控制所规划的航迹的精度，只要调节航迹点的数目即可；然后将原来的复杂问题简化，只需要确定一个航迹点或两个航迹点之间的航迹段是否满足条件即可；最后要便于实现分布式计算。

综上，无论是军事领域的搜索救援还是民用领域的自动目标检测和识别，使用多个UAVS进行协调都可以更快和更有效地执行任务。但是，当多个UAVs同时完成任务时，合理的航迹规划方法就成为了保证任务成功执行的至关重要的因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种面向无人机的航迹规划方法，基于快速扩展随机树模型进行无人航迹规划，更适用于实际应用环境，以保证高效、顺利地完成任务。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种面向无人机的航迹规划方法，具体步骤如下：

步骤1、搭建网络环境；

搭建实际场景下的环境模型，确定要搜索的区域、可拓展的区域和无法拓展的区域，根据实际的任务需要，确定无人机执行任务的起始点和目标点；

步骤2、在确定下一跳节点时，利用目标启发式思想生成多个候选点，以阈值概率q将目标点设置为候选点，以概率1-q在空间中生成多个候选点，并寻找最优路由点；具体如下：

步骤2-1、设定概率阈值q；