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）

0 引 言

无人机集群路径规划是实现无人机协同飞行的关键技术之一，也是当前的研究热点之一。无人机集群路径规划充分考虑无人机的飞行能力、环境条件、任务目标，可为无人机集群规划最优的飞行路径，为后续的无人机集群飞行奠定基础。

针对无人机集群路径规划问题，国内外学者进行了广泛的研究，目前主要有两类方法：一类是基于几何路线图的方法；一类是基于最优控制的方法。

基于几何路线图的方法主要有Dijkstra 算法、Bellman Ford 算法、A算法、群智能算法等。文献［1］提出了一种A定长航迹搜索算法，首次将A算法应用于多无人机协同路径规划中，能够满足多机同时出发、同时到达的路径规划需求，但是A*算法对约束条件的处理能力有限，也不能满足多样化的优化目标，因此肖自兵等对A*算法进行了改进，进一步提高了其计算效率；文献［3］分析对比了遗传算法、蚁群算法、粒子群算法在路径规划问题中的应用效果，并将改进粒子群算法应用到油田巡井中，可以有效规避障碍物；文献［4］提出了一种基于Veronoi 图环境改进的蚁群算法，采用基于区间距离的协同准则，实现了多架无人机的协同路径规划。

以伪谱法和序列凸优化为代表的最优控制方法是求解路径规划的有效方法，它基于运动物体的动力学方程，将路径优化问题转化为非线性规划问题。最优控制方法实现集群路径规划的优点有：①全局规划，能找出满足全局最优的解；……