基于伪谱法的无人机集群飞行路径规划
李征， 陈建伟， 彭博
北京宇航系统工程研究所，北京 100076
UAV Cluster Path Planning Based on Pseudo-spectral Method
LI Zheng， CHEN Jianwei， PENG Bo
Beijing Institute of Space System Engineering， Beijing 100076， China
摘要 针对多无人机协同飞行情况下的路径规划问题，为了解决传统路径规划算法搜索效率低、难以处理复杂约束的缺点，提出了一种基于Radau伪谱法的无人机集群路径规划方法。首先，建立了无人机的动力学模型，考虑了集群飞行过程中的约束条件，将其转化为非线性约束；然后，确定了路径规划的性能指标，建立了无人机集群路径规划的最优控制模型；最后，使用Radau伪谱法求解最优控制问题，并分别进行了无人机集群集结任务仿真和编队飞行任务仿真。仿真结果表明，基于Radau伪谱法的无人机集群路径规划算法可以得到满足状态约束、路径约束和控制约束的飞行轨迹，符合多架无人机协同飞行的需求，具有较强的实用价值。
关键词 ：
无人机 ,
集群路径规划 ,
最优控制 ,
伪谱法
Abstract ：针对多无人机协同飞行情况下的路径规划问题，为了解决传统路径规划算法搜索效率低、难以处理复杂约束的缺点，提出了一种基于Radau伪谱法的无人机集群路径规划方法。首先，建立了无人机的动力学模型，考虑了集群飞行过程中的约束条件，将其转化为非线性约束；然后，确定了路径规划的性能指标，建立了无人机集群路径规划的最优控制模型；最后，使用Radau伪谱法求解最优控制问题，并分别进行了无人机集群集结任务仿真和编队飞行任务仿真。仿真结果表明，基于Radau伪谱法的无人机集群路径规划算法可以得到满足状态约束、路径约束和控制约束的飞行轨迹，符合多架无人机协同飞行的需求，具有较强的实用价值。
Key words ：
unmanned aerial vehicle （UAV）
cluster path planning
optimal control
pseudo-spectral method
收稿日期: 2020-08-13
出版日期: 2021-03-25
作者简介 : 李征(1994—),男,硕士,助理工程师,主要研究方向为飞行综合性能仿真。
