基于改进A*算法的低空多无人机路径规划方法研究

摘要

【目的】随着城市中无人机数量的不断增加，精确且高效的路径规划方法已成为保障多无人机安全飞行的关键要素。聚焦于城市低空环境，开展多四旋翼无人机路径规划，旨在提升规划效率，为城市低空安全提供决策依据。【方法】通过分析四旋翼无人机特性和风险因素，提出适用于四旋翼无人机的栅格化空域结构模型，在确定空域尺寸时参考了位置误差，并充分考虑风扰等因素，为路径规划提供了空间基础。同时，引入安全裕度概念并将其扩展至障碍物，结合实际的风扰运行环境，提出了一种基于改进A*算法的多无人机路径规划方法，该方法在二维栅格地图中针对多架无人机进行路径规划，可实现多无人机总能耗成本最小化。最后，从任务完成率、无人机飞行路径长度等多个维度对比改进A*算法路径规划与传统算法的结果。【结果】改进A*算法使多无人机飞行任务完成率提升了93.5%，能够满足路径规划问题中避障和成本控制的要求。相较于传统算法，改进算法更适用于处理城市多四旋翼无人机路径规划问题，为城市低空无人机安全飞行规划提供了有益参考。【结论】改进A*算法可为城市低空中多无人机飞行提供可行的路径规划方案，提高飞行的安全性和效率。

关键词

多无人机路径规划 / 改进A*算法 / 风扰影响 / 城市低空空域

基金资助

国家重点研发计划项目(2024YFC3014400); 国家自然科学基金项目(U2233208); 江苏省卓越博士后计划项目