基于贝赛尔曲线的四旋翼无人机轨迹优化

Authors：周炜; 王小平; 孙浩水; 陈勇

Source：Journal of Electronic Measurement and Instrument, 2019, (10): 53-58.

DOI：10.13382/j.jemi.b1902198

• 最小位移导数法
• 贝赛尔曲线
• 凸二次规划
• 快速行进算法 minimum displacement derivative
• Bessel curve
• convex quadratic programming
• fast marching algorithm

针对四旋翼无人机路径规划中生成的轨迹的位移、速度、加速度函数都存在大量不可导点的问题,提出了一种基于贝塞尔曲线的最小高阶位移导数轨迹的优化方法。首先,通过最小位移导数的方法对快速行进算法生成轨迹进行优化,给四旋翼位置环控制器提供输入;进而,给最小位移导数法引入了贝塞尔曲线再优化,通过讨论四旋翼无人机飞行的约束条件,将其转化为凸二次规划问题并使用内点法完成求解;最后,在ROS下的Rviz三维可视化界面对优化前后轨迹进行仿真。仿真结果表明,经贝赛尔曲线优化后的轨迹都是连续可导的,解决了四旋翼无人机飞行过程中能量损失等问题。

• Institution
  中国人民解放军空军工程大学