基于Dubins轨迹的多无人飞行器队形重构航迹规划方法研究（英文）

作者：陈清阳^*; 鲁亚飞; 贾高伟; 李樾; 朱炳杰; 林君灿

来源：Journal of Central South University (English Edition), 2018, 25(11): 2664-2676.

• 无人飞行器
• 队形重构
• 航迹规划
• Dubins轨迹
• 粒子群优化

由于无人飞行器编队的任务改变,或者环境变化时,编队队形重构的过程一般是难以避免的。针对多无人飞行器进行目标观测的典型任务,针对队形重构过程的实时航迹规划问题进行研究。为了解决不同状态下三角队形与圆形队形变换过程的实时航迹规划问题,提出一种融合Dubins轨迹与粒子群优化算法(PSO)的航迹规划方法。首先,对多无人飞行器队形重构的航迹规划问题进行详细分析,建立高维的数学模型。接下来,基于无人飞行器的基本运动学模型,采用Dubins轨迹对上述数学模型进行降维。最后,基于简化的数学模型,采用PSO优化算法进行实时求解。从仿真与飞行试验结果可以看到,基于Dubins轨迹与PSO算法的航迹规划方法,能在队形变换过程中实时有效地生成可行航迹。另外,从仿真结果可以看到,上述方法可以容易地拓展到不同队形的重构过程,因此具有较好的通用性。