37、无人机导航与轨迹规划技术解析

无人机导航与轨迹规划技术解析

在无人机的应用中，导航和轨迹规划是至关重要的环节，它直接关系到无人机能否高效、安全地完成任务。下面将为大家详细介绍几种常见的无人机导航与轨迹规划技术。

1. 单元分解法（Cell Decomposition，CD）

单元分解法是一种将规划空间分解为多个单元的方法。在这种方法中，图表中的路线相当于自由空间中的路径，由条纹单元序列绘制而成。该路线与自由空间网络相关联，通过连接通道中相邻单元交叉点的中点，将底层布局与目标设计相连，从而将通道转换为自由路径。

单元分解法分为近似单元分解和自适应单元分解。近似单元分解利用规划空间来识别具有明确大小和形状的规则网格，易于配置；自适应单元分解则识别自由空间中的信息，并遵循常规单元分解中自由空间的避障基本概念。

这种方法的优点是适用于二维以上空间，计算相对快速。然而，由于它是一个迭代过程，在线计算不一定实用，因为不能保证何时或是否能找到解决方案。此外，近似单元分解方法可能会提供非常不理想的解决方案。

2. 人工势场法（Artificial Potential Field，APF）

人工势场法最初用于无人机在没有障碍物先验知识的情况下进行实时避障。该方法将车辆视为在人工势场作用下的节点，空间差异表征环境结构。吸引力势反映车辆向目标的拉力，排斥力势反映无人机对障碍物的推力。

构建势场地图的步骤如下：
1. 目标点赋值 ：给目标点分配一个大的负值，自由空间（Cfree）随着与目标距离的增加分配递增的值，通常使用与目标距离的倒数作为值。
2. 障碍物赋值