摘要
无人机的航迹规划是无人任务规划系统的核心任务。目前对于在完全未知且目标点移动的情况下进行多无人机协同航迹规划的研究较少，对于障碍物移动和目标点移动的航迹规划存在突发危机且需要实时在线航迹规划，无人机之间存在协同避碰且满足同时到达的问题。针对上述问题，本文通过改进的人工势场法，针对单无人机在完全未知的环境下进行航迹规划，其次对多无人机协同追踪打击同一移动目标进行研究。 首先，针对单架无人机，通过理论和仿真阐述了传统人工势场法在完全未知的环境且障碍物移动和目标点移动的环境下存在的缺陷，利用基于相对位置改进的新势场理论解决单无人机的目标不可达的问题，自适应的避开事先未知障碍物，实时追踪打击动态目标点。通过增加方向协调力，解决了人工势场法在完全动态复杂的环境中存在的局部极小点及受迫性碰撞的问题。对于单无人机的航迹规划，由于无人机的续航能力有限，并且为了尽快完成任务，沿着势场下降最快的方向让算法规划出来的航迹尽可能短。 其次，针对完全动态的环境下进行多无人机之间协同避碰航迹规划算法的研究。多无人机之间应该保证不发生碰撞，所以在任意时刻，无人机之间要保持在一定的安全距离，保证无人机之间不发生碰撞，从而有效的协同进行目标追踪。多无人机同时到达目的地进行目标追踪是多机协同航迹规划需要解决的关键问题，为了保证多无人机之间能够在规定范围内同时到达，提出时间协同约束条件，同时为了让无人机尽快完成任务，需要让规划出来的航迹尽可能短。 在上述算法设计的基础上，进行单无人机和多无人机的航迹规划的算法仿真。无人机在移动突发危机状态下进行动态目标点的打击，在单机单移动目标点的场景下，验证改进的人工势场法可以适应完全动态环境下的航迹规划问题。将改进的人工势场法应用于每个无人机中，通过多机之间的协同和避碰的条件约束，能够有效的解决多无人机之间同时到达目标且实现无人机之间的避碰和在工作区间有效的躲避障碍物，多无人机协同进行航迹规划有效的改善了航迹规划系统的整体任务规划效率，有较强的适应性，能够在线的进行最优航迹路线规划。
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