一种基于复杂离散环境下制造技术

本发明专利技术公开了一种基于复杂离散环境下

【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂离散环境下RRT和VO的单无人机避障路径规划方法


[0001]本专利技术属于无人机路径规划
，涉及一种基于复杂环境下
RRT(Rapidly
‑
exploring Random Tree,
快速扩展随机树
)
和
VO(Velocity Obstacle
，速度障碍法
)
的单无人机路径规划方法
。

技术介绍

[0002]航空航天技术的发展一直致力于自动化和无人化，随着航空航天技术的高速发展，无人机以其机体小
、
机动灵活
、
价格低廉
、
无人员伤亡
、
起飞条件和飞行保障简单等优点，在军用领域和民用领域都有了广泛的应用
。
随着无人机被广泛应用于各个领域中，环境复杂程度的攀升对无人机自主控制路径规划的实时性提出了更高的要求
。
无人机执行飞行任务会受到环境中各种动
、
静态障碍物的影响
。
>在面对障碍物时，保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于复杂离散环境下
RRT
和
VO
的单无人机避障路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
环境离散建模：通过立方体堆积的方式对原始地形环境进行离散建模；通过球体覆盖的方式对动
、
静态障碍物进行建模；根据离散环境，为无人机设置飞行规则约束；
S2、
静态障碍物避障：改进
RRT
算法，使其适用于离散环境；根据离散环境下的
RRT
算法和步骤
S1
中所获得的原始环境离散地形图生成无人机的离线飞行路径；无人机飞行过程中利用离散环境下的
RRT
算法对原始地形环境中未包括的静态障碍物进行避障；
S3、
动态障碍物避障：改进
VO
算法，使其适用于离散环境；无人机飞行过程中利用离散环境下的
VO
算法对无人机飞行环境中的动态障碍物进行避障
。2.
根据权利要求1所述的一种基于复杂离散环境下
RRT
和
VO
的单无人机避障路径规划方法，其特征在于，在步骤
S1
中，所述的对原始地形环境的离散建模和对动
、
静态障碍物的建模及为无人机设置飞行规则约束，具体过程包括：
S1.1、
对无人机执行飞行任务的原始地形环境进行离散化建模：通过设置取点间隔
a
，将原始地形环境所处的规划空间离散化，三维规划空间可以用空间中所有点的集合表示；规划空间表达式为
:
其中
x
min
、x
max
、y
min
、y
max
、z
min
、z
max
是规划空间的边界，
n
为无人机飞行路径的路径点数，
x、y、z
分别为路径点在
OX、OY、OZ
方向上的坐标值集合；
(x,y,z)
的坐标点可以表示为：
S1.2、
动
、
静态障碍物建模：利用球体覆盖形状不规则的障碍物；
S1.3、
无人机飞行规则约束：为使无人机可在所搭建的离散环境下飞行，为无人机设置飞行规则约束
。3.
根据权利要求2所述的一种基于复杂离散环境下
RRT
和
VO
的单无人机避障路径规划方法，其特征在于，在步骤
S1
中，所述的无人机具体飞行规则约束包括：
S1.3.1、
路径点必须与障碍物保持一定距离其中
V
B
是障碍物占用的立方体空间，是属于
V
B
的点；在公式
2.3
的约束下，无人机与障碍物之间的距离不小于取点间隔
a
；
S1.3.2、
无人机仅能沿规划空间中构成立方体的任意两个顶点飞行，即该立方体的边
、
面对角线和体对角线；
S1.3.3、
无人机确定下一路径点后，在到达下一路径点之前不能改变飞行方向
。4.
根据权利要求1所述的一种基于复杂离散环境下
RRT
和
VO
的单无人机避障路径规划方法，其特征在于，在步骤
S2
中，所述的为无人机生成离线飞行路径和实现无人机对静态障碍物进行避障，具体包括：
S2.1
改进
RRT
算法以适应离散环境：传统
RRT
算法是连续环境下的路径规划算法，若使其适用于离散环境中，需要对算法进行改进；其中改进的具体步骤包括：
S2.1.1、
选取抽样点：从规划空间的点集中随机取一点作为抽样点，而不是在连续的规划空间中随机取点，可以以一定概率
P
取终点作为采样点，
P
的取值会影响生成路径的形状；
S2.1.2、
寻找路径点：从当前路径树节点中寻找距离抽样点最近的路径点
(x
p
,y
p
,z
p
)
；
S2.1.3、
寻找备用路径点：从路径点
(x
p
,y
p
,z
p
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：文利燕，崔玉康，姜斌，孟亦真，刘宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：