一种基于Bezier曲线的固定翼无人机航迹优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Bezier曲线的固定翼无人机航迹优化方法。和基于常曲率圆弧的Dubins曲线航迹优化算法相比，该方法可以通过改变Bezier控制点从几何上调整航迹形状，并且具有参数化的表达式，在选取控制点时加入无人机安全曲率约束，使航迹满足曲率约束的同时保持航迹曲率的连续性。另外设计了二平分角法，减小了控制点求取的复杂度，具有极高的工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Bezier曲线的固定翼无人机航迹优化方法
本专利技术涉及一种无人机航迹优化的算法设计，优化后的航迹满足无人机机动性约束，为航迹跟踪提供了有效的参考航迹，具体涉及基于Bezier曲线的航迹优化技术，属于航空器航迹优化

技术介绍
目前，通过航点规划器生成的目标航点序列，两两直线相连可以得到由直线段组成的多边形航迹。受动力学限制，无人机无法在两条直线航段之间完成急转弯，必须进行平滑过渡飞行。航迹优化技术解决了航迹的可飞性问题，优化后的航迹满足连续性和安全性约束。大部分的固定翼无人机均采用标准圆弧进行航段之间的过渡转弯，得到Dubins目标航迹。该方式可利用Dubins曲线常曲率圆弧来约束无人机协调转弯时的滚转角，使航迹满足无人机机动约束。其优点是计算简单，设计过程简便，工程上易于实现，缺点是Dubins航迹在直线段与圆弧段过渡时，航迹曲率变化不连续。曲率的变化与侧向加速度制导指令直接相关，在航段切换时侧向加速度指令会发生突变。由于无人机指令响应速度有限，实际侧向加速度无法骤变，因而会产生较大的航迹跟踪误差。Bezier曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Bezier曲线的固定翼无人机航迹优化方法，其特征在于，所述航迹是一组包含(n+1)个航点的目标航点序列，(n+1)个航点构成n个Bezier航段，第i个航点W

【技术特征摘要】
1.一种基于Bezier曲线的固定翼无人机航迹优化方法，其特征在于，所述航迹是一组包含(n+1)个航点的目标航点序列，(n+1)个航点构成n个Bezier航段，第i个航点Wi和第i+1个航点Wi+1构成第i个航段，i＝0,1,…,n；
该航迹优化方法根据不同的航段过渡策略，求出满足无人机安全曲率约束的过渡距离，得到各个Bezier控制点，最终确定Bezier航迹曲线，实现航迹优化，具体为：
1)采用提前转弯法作为航段过渡策略
①定距离法：通过第i和(i+1)个航段之间的夹角和给定的无人机安全曲率约束，求出Wi和Wi+1之间的安全过渡距离将dκ(i)作为Wi和Wi+1之间的实际过渡距离dfit(i)；其中Υ是向量和的夹角，c1＝7.2364，κsafe为无人机的安全曲率；
②交互距离法：
a)定义约束因子factor为dW(n-1)、这四个约束项参数中的最小值；其中，dW(n-1)为Wn-1和Wn之间的距离，dκ(n-2)为Wn-2和Wn-1之间的安全过渡距离，dleft(n-2)为Wn-2和Wn-1之间的距离裕度，dκ(n-3)为Wn-3和Wn-2之间的安全过渡距离，dleft(n-3)为Wn-3和Wn-2之间的距离裕度；
b)如果约束因子factor为dW(n-1)、两项其中之一，则Wn-2和Wn-1之间的实际过渡距离dfit(n-2)＝factor；如果约束因子factor为两项其中之一，则dfit(n-2)＝min(dW(n-1),(dW...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春涛，贾文涛，王震，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32