基于人工势场的UAV编队避障研究*

朱浩亮，陈一新，詹茁芃，唐世杰，马 丽，李善梅

（中国民航大学，天津 300300）

随着通信技术、人工智能以及航空动力技术的发展，无人机技术在生产生活、社会活动等方面被广泛应用[1]。多无人机的任务执行效率与其避障过程中队形的编排和保持有着密不可分的关系。若在飞行过程中，无人机无法合理编排队形并躲避障碍物而与其发生碰撞，不仅无法完成任务，还可能会引发一系列事故。因此，无人机的编队、避障是其顺利完成任务、保障飞行环境安全的关键。

关于无人机编队的避撞问题，国内外的学者都进行了大量的研究并取得了一些成果。其中，常用的避障方法有人工势场[2]、神经网络[3]、最优化理论[4]等。其中，人工势场法是一种路径规划方法，因其实现简单、意义明确、便于计算和实时性好而被广泛应用。这一方法最早是Khatib提出来的一种虚拟力法，使用环境中各点的势场值来反映势场中的障碍物分布及其信息。目前我国针对无人机编队飞行和避撞的研究还处于发展阶段，现有的文献主要是在人工势场法的基础上进行改进和完善。文献[5]在人工势场法的基础上结合距离约束和视线角约束，提出了领航法和改进人工势能相结合的编队方法。文献[6]在改进人工势场的基础上，给出动态环境下避撞的解决方案。文献[7]基于虚拟结构和“长机-僚机”形式，提出一种复合矢量人工势场方法。文献[8]针对人工势场法本身存在的局部最小值问题进行改进，提出了一种新的路径规划方法。……