基于空间运动约束的无人机碰撞回避规划

三维空间中，面对移动的障碍物，无人机如何进行运动规划是一个很有趣的研究方向。在动态环境下，传统的基于速度障碍物的算法主要针对二维机器人。用机器人的可达速度集减去导致碰撞的速度集，然后选取合适的速度实现避障动作。根据无人机和障碍物的当前位置和速度进行泛化的三维矢量运算，计算导致碰撞的速度集合。依据无人机制动器的最大速度和最大加速度，对其当前时刻可达到的速度空间进行约束。在这个相减集合中，依据场景的需求制定相应的策略并选取合适的速度，实现三维场景下的回避障碍物规划。针对被抽象为球状的无人机在三维空间下躲避球状障碍物行驶至终点的场景，在虚幻四引擎中结合C++编程和图形化编程实现了避障算法并进行验证。通过捕捉不同策略的运动轨迹，度量其耗时，有效地验证了所提算法能够完成无人机在三维空间下的动态障碍物回避任务。