基于人工势场法的无人机集群路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人工势场法的无人机路径规划方法及系统，包括将空间规划区域按照空间信息栅格划分成多个离散的立体空间网格，并剔除仅含有障碍物的立体空间网格；获取无人机集群的位置信息；对无人机集群进行聚类分组，根据人工势场法生成所述无人机集群聚类分组后各聚类中心的路径规划方案；所述无人机集群聚类分组后各组无人机的路径规划方案与各聚类中心的路径规划方案一致。本发明专利技术通过格栅法对空间规划区域进行划分，并且在垂直高度上进行了不均等划分，剔除障碍物所在栅格减少搜索空间，提高了计算效率，通过人工势场法进行路径规划耗时更短，更适合动态环境，在保证规划质量的前提下提高了搜索的效率，增强寻路算法的机动性。

【技术实现步骤摘要】
基于人工势场法的无人机集群路径规划方法及系统
本专利技术属于路径规划领域，尤其涉及一种基于人工势场法的无人机集群路径规划方法及系统。
技术介绍
无人飞行器具有行动灵活、易于操作等特点，被广泛应用于军事领域和民用领域。无人飞行器在低空飞行执行任务过程中展现出了极大的优势，在实现无人飞行器自主控制的过程中，航迹规划是极为重要的一个环节。无人飞行器需要在躲避障碍物的前提下，沿着某一航迹由起点飞向最终目标点。目前常用的障碍规避和路径规划算法大体上有全局路径规划和局部路径规划两类方法，全局路径规划适用于环境完全已知的状态，而当环境未知或者部分未知时，需要通过感知实时获取环境信息，再利用局部路径规划方法进行路径规划，人工势场法就是一种局部路径规划的方法。同时，环境又分为动态和静态，将环境离散为一系列网格单元，场景的复杂度由网格表示，按照网格内是否有障碍物标记为自由区和障碍区的格栅法属于静态的方法。其中随机搜索法以A*和D*为代表，往往需要和概略图结合使用。人工势场法是一种用于无人机运动规划的虚拟力方法。其基本思想是将目标和障碍物对无人机飞行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工势场法的无人机集群路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：将空间规划区域按照空间信息栅格划分成多个离散的立体空间网格，并剔除仅含有障碍物的立体空间网格；/n步骤2：获取无人机集群的位置信息及打击目标的位置信息；/n步骤3：对无人机集群进行聚类分组，分组后的各聚类中心作为各分组无人机的路径规划方案的起点；/n步骤4：根据人工势场法对各分组进行路径规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于人工势场法的无人机集群路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将空间规划区域按照空间信息栅格划分成多个离散的立体空间网格，并剔除仅含有障碍物的立体空间网格；
步骤2：获取无人机集群的位置信息及打击目标的位置信息；
步骤3：对无人机集群进行聚类分组，分组后的各聚类中心作为各分组无人机的路径规划方案的起点；
步骤4：根据人工势场法对各分组进行路径规划。


2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于：步骤4还可以更改为步骤4’：对各分组依据无人机作战目的不同细分成多个小组，各小组路径规划方案的起点为其所在分组的聚类中心，根据人工势场法对各小组进行路径规划。


3.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于：步骤1的具体方法是：将无人机空间规划区域在水平方向上划分成多个矩形网格；然后将无人机空间规划区域沿垂直高度方向上按照无人机参数进行统计划分为多层。


4.根据权利要求3所述的路径规划方法，其特征在于：所述按照无人机参数进行统计划分的具体方法是：根据无人机的侦察范围和打击范围，以及打击目标的打击范围，将空间不均等划分，使得落入每个划分出的区域中的范围区间数相同。


5.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于：根据人工势场法进行路径规划的具体方法是：
步骤4.1：构造无人机与目标点之间的引力势场Uatt(x)以及各个非打击目标及障碍物产生的斥力势场Urep(x)：






其中，
其中，ζ表示引力势的相对影响，x表示无人机当前位置，G...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旸赫，许乃夫，程光权，黄金才，刘忠，张驭龙，梁星星，陈丽，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43