The present invention discloses cellular quantum genetic algorithm and PH curve based on the combination of methods, 3D route planning machine comprises the following steps: 1) 3D environment modeling; 2) path planning base; 3) obstacle avoidance path planning for UAV; 4) get the UAV three-dimensional trajectory: obstacle position is known, the standard path planning. In the reference path obstacle position by UAV obstacle avoidance path re planning, after the success of obstacle avoidance, to avoid obstacle after the position as the current location, re planning of the current position to the reference path to the target position, and the cycle continues until the target location of UAV 3D route planning to get. This method has the advantages of fast convergence, global searching ability and saving computation time. It has a wide range of applications in the field of track smoothing.
【技术实现步骤摘要】
基于元胞量子遗传算法与PH曲线相结合的无人机三维航迹规划方法
本专利技术涉及无人机三维航迹搜索
,具体涉及一种基于元胞量子遗传算法(CAQuantumInspiredGeneticAlgorithm)与PH曲线(毕达哥拉斯矢端曲线PythagoreanHodograph,简称PH曲线)相结合的无人机三维航迹规划方法。
技术介绍
随着无人机的应用越来越广泛,三维航迹的产生和规划成为无人机飞行的关键技术之一,无人机三维航迹规划是指根据无人机飞行区域的地形,结合无人机执行的任务,为无人机规划出一条飞行航迹,确保安全顺利执行飞行任务。无人机三维航迹规划问题是一个具有多重约束条件的NP(Non-DeterministicPolynomial,非确实多项式)复杂问题,需要考虑飞行距离,飞行油耗,地形起伏,威胁及无人机本身机动性能等诸多约束条件。目前国内外学者研究无人机三维航迹规划问题,从规划决策的角度,分为最优化计算方法和智能优化方法。最优化计算方法是纯数学优化方法,通过数学计算得到最优的路径,这类方法的运算能力与计算量紧密联系,若计算量较大时,其计算时间成倍增长,会导致无解或者有解但是要无限循环运算下去。
技术实现思路
本专利技术的目的针对现有技术的不足,而提供一种基于元胞量子遗传算法与PH曲线相结合的无人机三维航迹规划方法。这种方法收敛速度快、全局搜索能力强、节约运算时间,在处理航迹平滑领域具有广泛的应用。实现本专利技术目的的技术方案是:基于元胞量子遗传算法与PH曲线相结合的无人机三维航迹规划方法,包括如下步骤:1)三维环境建模:采用函数法形式等效无人机飞行区域 ...
【技术保护点】
基于元胞量子遗传算法与PH曲线相结合的无人机三维航迹规划方法,其特征是,包括如下步骤:1)三维环境建模:采用函数法形式等效无人机飞行区域三维数字地形,三维数字地形构建函数为:
【技术特征摘要】
1.基于元胞量子遗传算法与PH曲线相结合的无人机三维航迹规划方法,其特征是,包括如下步骤:1)三维环境建模:采用函数法形式等效无人机飞行区域三维数字地形,三维数字地形构建函数为:其中,(x,y)为空间点的水平投影坐标,z为空间点的三维数字地形高程,a、b、c、d、e、f、g为常数,同时产生三维数字凹地形的数学函数表示为:其中,a、b、c、d、e、f、g、h、m、n为常系数;2)规划基准路径:利用PH曲线规划无障碍物时无人机基准路径,选取PH曲线上6个点为控制点,包含起始点和终止点,进行路径规划,具体为:PH曲线贝塞尔(Bezier)形式的多项式为:路径r(q)的一阶导数为采用艾米特(Hermite)插值法,确定基准路径的形状,起始点和终止点分别为(xs,ys,φs)和(xf,yf,φf),Bezier曲线的另外4个控制点b0,b1,b4,b5为其中:φs表示起始点方位角,φf表示终止点方位角,常数m0∈[1,+∞],常数m5∈[1,+∞],改变常数m0和常数m5的值,可以改变和的长度,进而可以控制基准路径的形状,根据公式(5)可以得到进而得到以及(k=0或者1)其中:α为x轴正方向沿逆时针方向到向量(b1-b0)的有向角,β为向量(b4-b5)沿逆时针方向到x轴负方向的有向角,为x轴正方向,为x轴负方向,L1=|b1-b0|,L5=|b4-b5|。由ω2Z2+ω1Z-ω0=0计算得到L2和θ1其中:ω2=2L1(cosα+isinα)/3,从而可以得到其中:最后得到剩下的两个控制点b2和b3:根据得到的控制点b0,b1,b2,b3,b4,b5连接形成无人机基准路径;3)规划无人机避障路径:采用元胞量子遗传算法得到一组定位点,连接定位点形成...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨力,丘森辉,罗晓曙,龚佳鹏,阎晨阳,
申请(专利权)人:广西师范大学,
类型:发明
国别省市:广西,45
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