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具有扰动意识的空地双模无人机的动力学轨迹规划

ShaotingLiuandZhouLiu

Abstract—空地双模车辆通过结合空中移动的灵活性和

地面行驶的能量效率，为在复杂环境中导航提供了一种有前景

的解决方案。为了增强环境干扰下轨迹规划的鲁棒性，本文提

出了一种将实时干扰估计纳入路径有哪些信誉好的足球投注网站和轨迹优化的干扰感知

规划框架。该框架的关键组成部分是一种基于干扰自适应的安RandomobstaclesUneventerrain

全边界调整机制，它会根据估算的干扰动态修改车辆的可行动A

力学边界，以确保轨迹可行性。利用双模车辆的动力学模型，所Industrialfun

Airflow

提出的方案实现了在不同地形和运行条件下的自适应和可靠的

运动规划。一系列现实世界实验以及在一个定制平台上进行的

本标准对比验证了该方法的有效性和鲁棒性，在地面和空中干扰

译下均表现出追踪精度、任务效率和能量性能的提升。

B

中I.介绍

1无人驾驶航空器（UAVs），特别是四旋翼飞行器，Fig.1.在不同类型干扰环境下行驶的空地双模车辆快照。（A）地面干扰

v场景：车辆穿越布满随机放置障碍物的不平整地形。（B）空中干扰场景：工

2因其出色的机动性、悬停能力和穿越复杂地形的能力业风扇产生强气流，通过烟雾可视化来模拟飞行中的风干扰。

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9而被广泛采用，使其成为搜救、农业和配送的理想选

5择。然而，一个主要缺点是其高能耗，需要大量的电的被动轮空地两栖车辆，使得该车辆能够完全自主运

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.力来对抗重力[1]，导致飞行耐久时间有限，通常在5行。谭等人[8]引入了整合六旋翼飞行系统和四轮地

8

0到30分钟之间[2]。面移动系统的飞驱车。还有一些可变形的双模式车辆

5相比之下，无人地面车辆（UGVs）提供了更高的设计[9]–[11]，它们可以在有轮陆地模式下折叠成车辆

2

:能源效率、更大的载重能力和更安静的操作，使它们结构。

v

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x特别适合在结构化环境中执行物流和长期任务。然而，本研究主要关注空地双模车辆的运动规划。之前

r

a它们面临着地形适应性的挑战，并且通常在穿越复杂的运动规划方法主要集中在单模式机器人上。周等人。

障碍物[3]方面不如无人机有效。这一限制显著降低了[12]提出了一个四旋翼分层运动规划框架，该框架集

它们在非结构化或崎岖地形[4]中的有效性。成了动力学A路径有哪些信誉好的足球投注网站前端和B样条优化后端，使

为了应对无人机和地面车辆各自的缺点，研究人无人机能够在复杂环境中实现稳健且高效的快速飞

员提出了各种空地两栖车辆，这些车辆结合了无人机行。然而，这种方法需要维护全局欧几里得符号距离

的空中敏捷性和地面车辆的地面上效率。在空地两栖场（ESDF）地图，因此对内存需求较高。尽管如此，

车辆领域已经出现了一些值得注意的设计。例如，山这种方案并未考虑无人飞机对环境干扰的反应，并且

田等人[5]提出了一个被动轮式两栖车辆，它由用于空无法扩展到多模态应用中。范等人。[13]提出了一种

中飞行的四旋翼和附加的被动轮组成，以实现陆地移用于混合地面-空中车辆的自主导航框架，该框架考虑

动。类似地，张等人[6],[7]提出了一种具有导航框架了空中运动额外的能量消耗。然而，在这个框架中的

路径有哪些信誉好的足球投注网站算法没有考虑到动态模型并且缺乏进一步的

*denotescorrespondingaut