一种基于路径时间代价的无人机路径规划方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114296474A(43)申请公布日2022.04.08(21)申请号202111505426.9(22)申请日2021.12.10(71)申请人国网新疆电力有限公司超高压分公司地址830000新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市天山区建设路5号(72)发明人田小壮温刚刘家辛谢琪琳杨利民王伟光付国萍韩立志马驰王正武陈立志门宏跃王建东柯飞达(74)专利代理机构北京润捷智诚知识产权代理事务所(普通合伙)11831代理人安利霞(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称一种基于路径时间代价的无人机路径规划方法及系统(57)摘要本发明涉及一种基于路径时间代价的无人机路径规划方法及系统，可根据无人机的运动约束条件、可飞行区域和障碍信息，以路径时间最短为目标，通过定制设计路径搜索过程中的节点扩展方式和节点代价计算机制，能够生成时间最短的无人机避障飞行路径。CN114296474ACN114296474A权利要求书1/2页1.一种基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，所述规划方法包括：获取无人机的运行约束条件；所述运行约束条件包括所述无人机的可行区域、障碍物信息、无人机路径规划的起始点xstart、目标点xgoal、搜索步长、初始方向角；根据所述运行约束条件，利用T‑A*算法生成路径时间代价最小的可行路径；利用路径时间代价函数确保算法每一步扩展的节点的时间代价最小，并最终得到路径时间代价最小的可行路径作为所述无人机的规划路径。2.根据权利要求1所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，所述根据所述运行约束条件，利用T‑A*算法生成一条可行路径具体包括：定义名为OPEN和CLOSED的两个列表；OPEN表用于存储搜寻路径所需的有效节点，CLOSED表用于存储无用节点。3.根据权利要求2所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于：xstart为起始节点，xgoal为目标节点，将CLOSED表初始状态设为空，并将起始节点xstart放入OPEN表中。4.根据权利要求2所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，查看与起始点xstart相邻的点n(n称为xstart的子节点，xstart称为n的父节点)，可通过的点加入到OPEN表中，计算它们的f、g和h值；将点xstart移入CLOSED表中；节点代价f值包括累计代价g和估计代价h；其中，累计代价g表示从起点到当前点的飞行时间，估计代价h表示从当前点到目标点的估计时间，也称为启发函数。5.根据权利要求4所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，将点n从OPEN表移除加入到CLOSED表中，判断n是否为目标节点xgoal，如果是，表示搜索成功，算法运行结束。6.根据权利要求5所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，如果不是，则扩展搜索n的子节点：a.如果子节点是不可通过或在CLOSED表中，忽略它；b.子节点如果不在OPEN表中，则加入OPEN表，并且把当前点设置为它的父节点，计算所述子节点的f、g和h值。7.根据权利要求6所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，查看与起始点xstart相邻的点n(n称为xstart的子节点，xstart称为n的父节点)，可通过的点加入到OPEN表中，计算它们的f、g和h值；将点xstart移入CLOSED表中；节点代价f值包括累计代价g和估计代价h；其中，累计代价g表示从起点到当前点的飞行时间，估计代价h表示从当前点到目标点的估计时间，也称为启发函数。8.根据权利要求7所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，结束后保存节点，从终点开始沿着父节点方向寻径直至起点，即为最优路径。9.根据权利要求1所述的基于路径时间代价的无人机路径规划方法，其特征在于，利用转弯特性函数计算每一待扩展节点的路径时间代价。10.一种基于路径时间代价的无人机路径规划系统，其特征在于，所述规划系统包括：获取模块，用于获取无人机的运行约束条件；所述运行约束条件包括无人机的可行区域、障碍物信息、无人机路径规划的起始点xstart、目标点xgoal，搜索步长、初始方向角和无人机的最大转弯角；根据所述运行约束条件，利用T‑A*算法生成路径时间代价最小的可行路2CN114296474A权利要求书2/2页径；可行路径生成模块，用于根据所述运行约束条件和基于路径时间代价的启发函数，利用T‑A*算法生成一条路径时间代价最小的可行路径。3CN114296474A说明书1/6页一种基于路径时间代价的无人机路径规划方法及系统技术领域[0001]本发明涉及无人机技术领域，特别是涉