一种无人机最小时间平滑轨迹生成方法与流程

技术特征：

1.一种无人机最小时间平滑轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将无人直升机的轨迹定义为在n-1个时间区间内分段光滑的m阶多项式；

S2：对分段边界和相应时间处给出数量和端点约束，并给出初始终止条件；

S3：根据所述n-1个时间区间内分段光滑的m阶多项式、所述数量和端点约束、以及所述初始终止条件求解最小时间优化问题，以得到最小时间约束的飞行轨迹；

S4：对所述飞行轨迹加入姿态约束以完成相应动作。

2.根据权利要求1所述的无人机最小时间平滑轨迹生成方法，其特征在于，所述n-1个时间区间内分段光滑的m阶多项式为：

$r_d^i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{\Σ}_{i=0}^m{\mathrm{\α}}_{i,1}{t}^i& 0\≤t\<t_1\\ {\Σ}_{i=0}^m{\mathrm{\α}}_{i,2}{t}^i& t_1\≤t\<t_2\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ {\Σ}_{i=0}^m{\mathrm{\α}}_{i,n-1}{t}^i& t_{n-2}\≤t\<t_{n-1}\end{array}\right.$

其中α_i，n为第n个时间间隔的多项式第i项系数。

3.根据权利要求1所述的无人机最小时间平滑轨迹生成方法，其特征在于，所述初始条件、所述终止条件和各个节点的时间及端点约束的条件包括节点位置的任意前四阶导数。

4.根据权利要求1所述的无人机最小时间平滑轨迹生成方法，其特征在于，时间节点t＝[t₁ t₂ … t_n-1]内通过n个航点的优化问题表达如下：

$\begin{array}{cc}t=\underset{t}{\arg \min }& t_{n-1}\end{array}$

subject to f_min≤f_i≤f_max i＝1，…，4

t_j＞0 j＝1，2，…，n-1

其中，轨迹开始于t₀＝0处的第一个航点，决策变量t是无人机分别通过n-1个剩余航点的时间。

5.根据权利要求4所述的无人机最小时间平滑轨迹生成方法，其特征在于，在某个节点可以加入特定的姿态约束如下

$\left[\begin{array}{c}0\\ {\stackrel{\·\·}{r}}_{att}^i\end{array}\right]=\frac{\left|\right|F^b\left|\right|}{m}{q}_{des}^{*}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 1\end{array}\right]q_{des}-\left[\begin{array}{c}0\\ g^i\end{array}\right]$

给出惯性坐标下的期望姿态q_des，并算出相应惯性坐标系下的期望加速度将计算出的期望加速度整合并入多项式轨迹的节点约束。