蔡铭 方超凡 张韵婕
中山大学 智能工程学院,广东 深圳 518107
CAI Ming FANG Chaofan ZHANG Yunjie
School of Intelligent Systems Engineering, Sun Yat-Sen University, Shenzhen 518107, Guangdong, China
摘要:
随着城市空域中无人机应用的快速发展,多无人机在复杂三维环境中的安全协同飞行需求日益迫切。然而,传统路径规划方法多以最短距离为优化目标,未充分考虑建筑物障碍与无人机间动态交互风险,难以保障多机同时运行的安全性与可行性。为此,本文提出一种基于风险感知的三维路径规划算法。该算法在构建体素化城市环境并进行障碍膨胀处理的基础上,引入建筑物风险场与无人机间风险场以刻画环境静态风险和多机动态风险,并通过先来先服务(FCFS)策略确定规划顺序依次生成无人机路径。在路径规划过程中,算法基于全局静态风险场与已累积的动态风险场联合约束生成当前无人机的飞行路径;每条路径生成后,将其对应的无人机风险分布按时间叠加至全局风险图,形成时变的综合风险场,以引导后续无人机在综合风险作用下规避高风险区域。仿真结果表明,该算法在有效抑制无人机与建筑物、无人机与无人机间潜在碰撞风险的同时,可保持较优的路径长度,显著提升了多无人机在城市三维环境中的协同飞行安全性与规划效率。