密集环境下稳健高效的编队飞行轨迹规划
摘要：形成飞行在各种应用中具有广阔的无人机群体潜力。然而，现有方法缺乏在密集环境中实现完全自主大规模形成飞行的能力。为了弥合这一差距，我们提出了一个完整的形成飞行系统，有效地将真实世界的限制因素整合到空中形成导航中。本文提出了一种可微分的基于图的度量标准，用于量化形成之间的整体相似性误差。该标准对旋转、平移和缩放具有不变性，为形成协调提供了更大的自由度。我们设计了一个分布式轨迹优化框架，考虑了形成相似性、避障和动态可行性。为了使大规模形成飞行的计算可行，优化是解耦的。为了提高在高度受限场景中的形成导航的弹性，我们提出了一种群体重组方法，通过生成局部导航目标自适应调整形成参数和任务分配。本文提出了一种称为全局-重映射-局部-重新计划的新型群体一致性策略和一个形成层级路径规划器，用于协调全局规划和局部轨迹优化。为了验证所提出的方法，我们设计了包括适应性、可预测性、弹性、弹性、韧性和效率在内的综合基准和模拟，与其他尖端工作进行比较。最后，将与带有机载计算机和传感器的掌上大小群体平台集成，所提出的方法通过在密集室外环境中实现最大规模的形成飞行来证明其效率和鲁棒性。
作者：Lun Quan, Longji Yin, Tingrui Zhang, Mingyang Wang, Ruilin Wang, Sheng Zhong, Zhou Xin, Yanjun Cao, Chao Xu, and Fei Gao
论文ID：2210.04048
分类：Robotics
分类简称：cs.RO
提交时间：2023-08-08