矢量场路径规划算法及其仿真验证

V279%V249; 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...

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Published in航空工程进展 Vol. 15; no. 4; pp. 39 - 63
Main Authors 姜楠, 徐锦法
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 南京航空航天大学 直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京 210016 01.08.2024
Subjects
隐函数方程
vector field
可视化仿真
Lyapunov stability
矢量场
分段过渡策略
piecewise transition strate-gy
implicit function equation
path planning
visual simulation
李雅普诺夫稳定性
路径规划
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ISSN1674-8190
DOI10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.04.05

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Summary:V279%V249; 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.
ISSN:1674-8190
DOI:10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.04.05