旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)自主避障飛行路徑規(guī)劃研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)利用其主旋翼旋轉(zhuǎn)切割空氣產(chǎn)生飛行動(dòng)力，與固定翼相比，具有原地起飛、空中懸停、飛行速度慢、負(fù)重大、靈活度高和可超低空飛行的特點(diǎn)，在森林防護(hù)、地質(zhì)勘探、是航空測(cè)繪和滅區(qū)救援等領(lǐng)域有著重要的實(shí)用意義。本文從旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)的飛行原理入手，介紹其飛行特性，以及基于此飛行特性進(jìn)行的路徑規(guī)劃算法。
　　 基于特征點(diǎn)的路徑規(guī)劃算法是對(duì)障礙物進(jìn)行膨脹，以此來(lái)建立起障礙物的特征點(diǎn)模型，利用最大最小原則來(lái)逐步實(shí)施路徑規(guī)劃的過(guò)程。本文利用等高

2、線(xiàn)地圖數(shù)據(jù)，將閉合的等高線(xiàn)曲線(xiàn)看作障礙物，提取其控制點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)，去掉實(shí)測(cè)高程以外的插入值，以得到的閉合多邊形曲線(xiàn)為障礙物來(lái)進(jìn)行路徑規(guī)劃。以旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)飛行高度下第一條等高線(xiàn)為感興趣線(xiàn)，以此等高線(xiàn)處理得到的多邊形為基礎(chǔ)，以一定長(zhǎng)度為膨脹系數(shù)（比如等高距一半），建立起等高線(xiàn)等效障礙物模型，利用基于特征點(diǎn)的路徑規(guī)劃算法，以此等高線(xiàn)等效障礙物模型控制點(diǎn)坐標(biāo)為特征點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)的路徑規(guī)劃。利用最大最小原則，在同一高程面內(nèi)，可以快速、安全地計(jì)

3、算出旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)各種障礙物的路徑，但不一定是最短路線(xiàn)，當(dāng)無(wú)人機(jī)直接從障礙物上空飛過(guò)所經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)較此路徑短時(shí)，則利用旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的特點(diǎn)飛越障礙物。
　　 采用基于等高線(xiàn)模型的路徑規(guī)劃，可以避開(kāi)地形類(lèi)的障礙物，為了更加有效安全地飛行，旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)采用視覺(jué)系統(tǒng)，以避開(kāi)如飛鳥(niǎo)、飛機(jī)和氣球等的臨時(shí)障礙物。
　　 為了驗(yàn)證此路徑規(guī)劃算法的有效性，在本文最后對(duì)基于等高線(xiàn)模型的旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明此算法切實(shí)可行