安全走廊约束的无人机轨迹序列凸优化方法

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作   者：

王祝;  张振鹏;  张梦通;  徐广通; 

作者机构：

浙江大学湖州研究院;  华北电力大学(保定)自动化系; 

关键词：

序列凸优化;  轨迹规划;  安全飞行走廊;  四旋翼;  时间最优轨迹; 

期刊名称：

系统仿真学报

i s s n：

1004-731X

年卷期：

2025 年 37 卷 001 期

页   码：

134-144

摘   要：

针对无人机时间最优轨迹规划的序列凸优化方法存在初值敏感与收敛能力弱等不足，提出了一种基于安全飞行走廊约束的序列凸优化方法（safe flight corridor-sequential convex programming,SFC-SCP）。通过前端路径规划获得避障路径，用以构建安全飞行走廊，即为每个轨迹点构建一个不含障碍的凸多边形安全区域，将非凸避障约束转换为线性不等式约束，以提高规划收敛能力。后端使用序列凸优化方法将安全走廊约束下的非线性轨迹优化问题转换为一系列凸规划子问题进行逐次求解，降低问题的复杂度。其中，轨迹优化的初始解基于前端规划的避障路径构建，以缓解局部优化算法的初值敏感问题。仿真对比结果表明SFC-SCP算法在规划成功率、计算时效性和飞行时间最优性等方面相比于SCP有较大提升。