基于3DDWA-VO的eVTOL动态避障规划

来源：计算机测量与控制杂志2025年第9期北京时间：

作者：王娟,郭盈,李国瑞

单位：中国民航大学工程技术训练中心

摘要：针对电动垂直起降飞行器（eVTOL）在低空动态避障中的实时决策与安全飞行的难题，提出一种基于动态窗口-三维速度障碍（3DDWA-VO）融合的低空路径避障算法。该算法通过融合动态窗口法的线性速度约束空间与三维速度障碍法的避障锥体预测域，建立运动学约束与动态规避的协同优化机制，从而在安全速度边界内实现避障决策效率与飞行稳定性的双重提升。仿真结果表明：所提方法规划的路径可有效在单动态障碍物和多动态障碍物环境下完成避障规划。在含交叉机动障碍物的典型城市场景中，相较于传统三维速度障碍法，3DDWA-VO算法将避障成功率大幅度提升，同时避障路径长度减少3.3%，规划时间缩短了0.03s。该方法还将动态避障航迹平均曲率优化至0.0136rad/m，有效降低飞行器姿态调整频率，并具备实时响应能力与高可靠性，为eVTOL复杂动态环境下的安全自主避障提供了有效解决方案。

关键词：eVTOL;速度障碍法;动态窗口法;动态避障;评价函数

基金资助：国家重点研发计划项目