基于运动预测与改进APF的无人机路径规划方法

来源：电子测量技术杂志2023年第24期北京时间：

作者：黄郑，谢彧颖，张欣，王红星，刘威

单位：1.江苏方天电力技术有限公司 南京 211102; 2.南京航空航天大学自动化学院 南京 211106

摘要：动态路径规划是保障无人机在复杂干扰环境下飞行安全的关键要素。针对动态路径规划中存在的迭代次数高、收敛速度慢以及动态障碍物避障问题，提出了一种基于障碍物运动预测与改进APF的无人机动态路径规划方法。首先，针对动态障碍物，设计了基于激光雷达的目标检测算法和基于卡尔曼滤波的运动预测算法估计动态障碍物信息，并提出速度方向相似性检测方法进行局部位置脱离决策。其次，针对静态障碍物，引入模拟退火法扰动当前状态，并结合基于目标点的邻域优化函数进行动态路径规划。仿真结果表明，本文算法在应对静态障碍物时可缩短69%动态避障时间，应对动态障碍物时可缩短了19.7%的避障距离与23.6%的任务耗时，提高了无人机任务执行的安全性和效率。

关键词：路径规划;动态避障;运动预测;人工势场法;邻域优化函数

基金资助：江苏方天电力技术有限公司科技项目（KJ202013）、国家自然科学基金（62273178）项目资助