【摘要】：針對3維復(fù)雜山地環(huán)境中執(zhí)行無碰撞低空飛行任務(wù)的旋翼無人飛行器,提出了一種高時(shí)效、低代價(jià)的航跡規(guī)劃策略,設(shè)計(jì)并采用了改進(jìn)的稀疏A*算法和生物啟發(fā)神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型的融合算法.該算法在稀疏A*全局優(yōu)化搜索的基礎(chǔ)之上融入生物啟發(fā)神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型來調(diào)整局部航線以加快最優(yōu)航跡的形成,并運(yùn)用神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型來實(shí)時(shí)獲取和處理環(huán)境中的局部動(dòng)態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)了融合算法的在線規(guī)劃能力,從而解決了傳統(tǒng)最優(yōu)路徑搜索算法無法實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃的難題.通過在3維空間中設(shè)置多峰山地,尤其是凹形山體作為障礙進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該融合算法不僅降低了A*算法的復(fù)雜度和耗時(shí),而且改善了生物啟發(fā)神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型尚未考慮的代價(jià)花費(fèi)問題,更能夠在線應(yīng)對任務(wù)空間中的突發(fā)威脅,使旋翼無人飛行器在動(dòng)、靜態(tài)障礙物相結(jié)合的復(fù)雜環(huán)境下能夠規(guī)劃出一條安全、快速抵達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的低代價(jià)且優(yōu)質(zhì)的航跡.
[Abstract]:A high time and low cost track planning strategy is proposed for a rotor-wing unmanned aerial vehicle (UAV) which performs a collision-free low-altitude mission in a three-dimensional complex mountainous environment. The improved sparse A * algorithm and the fusion algorithm of biologically inspired neurodynamic model are designed and adopted. Based on sparse A * global optimization search, the algorithm integrates biologically inspired neurodynamic model to adjust local routes to speed up the formation of optimal track. The neural dynamic model is used to acquire and process the local dynamic information in the environment in real time, and the on-line planning ability of the fusion algorithm is realized, thus solving the problem of dynamic programming which can not be realized by the traditional optimal path search algorithm. The simulation results show that the fusion algorithm not only reduces the complexity and time of the A * algorithm, but also reduces the complexity of the algorithm. It also improves the cost and cost problem that has not been considered in the biologically inspired neurodynamic model, and is able to deal with the sudden threat in the mission space online and make the rotoring unmanned aerial vehicle move. In a complex environment with static obstacles, a safe and high quality track can be designed to reach the target point quickly and at low cost.
【作者單位】： 湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院;機(jī)器人視覺感知與控制技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(61433016)
【分類號】：V279

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本文編號：2133287