【技术实现步骤摘要】
一种基于二阶锥优化的无人机路径规划方法
本专利技术涉及无人机路径规划
，尤其涉及一种基于二阶锥优化的无人机路径规划方法。
技术介绍
近年来，无人机技术已经成为各国争相研究和发展的战略重点。由于无人机具备可重复使用、操作方便简单、航程时间长、体型小以及成本低等优点，目前在目标侦查、电子对抗、装备投放和对地支援等军事领域，以及抢险救灾、应急通信、大气环境监测和土地矿产勘测等民用领域，都具有广泛的应用前景。特别是在一些危险、偏远或恶劣的环境下，无人机已经逐渐替代了有人机系统。随着无人机应用范围的不断扩大和深入，所执行任务的难度与飞行环境的复杂度也不断加大，这些需求使得无人机的性能要求和技术指标不断的提高。路径规划技术无疑是无人机飞行控制中的关键技术，是保障飞行任务成功实施的重要途径，对于提高无人机作战效能至关重要。无人机路径规划是指综合考虑外界飞行环境约束(如禁飞区等)以及无人机自身性能的约束(如最大飞行速度、最大加速度等)，在能够规避障碍且保证飞行安全的前提下，搜索并规划出一条当前点与目标点之间的飞行路径，使得综合...
【技术保护点】
1.一种基于二阶锥优化的无人机路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：采用变量代换的方法对二维无人机运动模型进行处理，引入新的控制量、新的状态量以及由新的控制量和新的状态量组成的等式约束；/nS2：基于处理后的二维无人机运动模型，考虑等式约束、初末状态约束、饱和约束以及禁飞区约束，给出无人机路径规划的优化问题描述；/nS3：将等式约束松弛为不等式约束，采用泰勒展开的方法对禁飞区约束进行凸化，利用L1罚函数方法在禁飞区约束中引入非负松弛变量；/nS4：设计代价函数，保证松弛、凸化及引入非负松弛变量后的优化问题与原优化问题等价；/nS5：将执行步骤S4后得到的优化问题...
【技术特征摘要】
1.一种基于二阶锥优化的无人机路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：采用变量代换的方法对二维无人机运动模型进行处理，引入新的控制量、新的状态量以及由新的控制量和新的状态量组成的等式约束；
S2：基于处理后的二维无人机运动模型，考虑等式约束、初末状态约束、饱和约束以及禁飞区约束，给出无人机路径规划的优化问题描述；
S3：将等式约束松弛为不等式约束，采用泰勒展开的方法对禁飞区约束进行凸化，利用L1罚函数方法在禁飞区约束中引入非负松弛变量；
S4：设计代价函数，保证松弛、凸化及引入非负松弛变量后的优化问题与原优化问题等价；
S5：将执行步骤S4后得到的优化问题进行离散，设计基于二阶锥优化的逐次迭代策略。
2.如权利要求1所述的基于二阶锥优化的无人机路径规划方法，其特征在于，步骤S1，采用变量代换的方法对二维无人机运动模型进行处理，引入新的控制量、新的状态量以及由新的控制量和新的状态量组成的等式约束，具体包括：
二维无人机运动模型为：
其中，x表示无人机的横坐标，y表示无人机的纵坐标，η表示无人机的航向角，V表示无人机的飞行速度，u表示控制输入，u的方向与无人机的速度方向垂直；
采用变量代换的方法对二维无人机运动模型进行处理：
其中，u1和u3均为引入的新的控制量，u2为引入的新的状态量，u1＝cosη，u2＝sinη；
引入的新的等式约束为：
3.如权利要求2所述的基于二阶锥优化的无人机路径规划方法，其特征在于，步骤S2，基于处理后的二维无人机运动模型，考虑等式约束、初末状态约束、饱和约束以及禁飞区约束，给出无人机路径规划的优化问题描述，具体包括：
考虑无人机路径规划问题中存在的初末状态约束，包括初末状态位置约束和初末状态航向角约束：
其中，t0表示初始时刻，tf表示到达终点的时刻，(x0，y0)表示无人机的初始位置，(xf，yf)表示目标位置，η0表示初始航向角，ηf表示末端航向角；
考虑航向角变化率的饱和约束：
其中，表示航向角的最大变化率；
考虑飞行环境中的禁飞区约束：
其中，(xe，ye)表示禁飞区圆心，re表示禁飞区圆的半径；
假设目标位置与无人机初始位置的连线与参考线的夹角范围为(-90°，90°)，表明目标位置在无人机的右侧，...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆雷，陈曦，曹瑞浩，郑建英，郭雷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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