Path Planning of UAVs Based on Collision Probability and Kalman Filter

计算机科学 卡尔曼滤波器 航向(导航) 运动规划 路径(计算) 避碰 实时计算 飞行计划 碰撞 星团(航天器) 雷达 人工智能 航空航天工程 工程类 机器人 程序设计语言 电信 计算机安全
作者
Zhenyu Wu,Jinhuan Li,Jiaming Zuo,Shengming Li
出处
期刊:IEEE Access [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:6: 34237-34245 被引量:59
标识
DOI:10.1109/access.2018.2817648
摘要

For clusters of UAVs, the scale and density of the cluster determine its ability to solve the task. With the increasing density of aerial vehicles, effectively planning a reasonable flight path and avoiding conflicts among flight paths have become key problems for UAV clusters. The traditional control method is to detect potential conflicts through radar monitoring or location reporting in the air and to then change the flight path, including the height, heading, and speed, through manual instruction. To solve the problem of path conflicts for UAV clusters, a method for calculating the collision probabilities of UAVs is established under the constraints of mission space and the number of UAVs. In cluster flight mode, automatic tracking and prediction of UAV cluster tracks are implemented to avoid path conflicts in clusters. In addition, to address the inconsistency problem because of noise caused by the state information of multi UAV communication under a dynamic environment, a state estimation method is proposed based on the Kalman algorithm. To achieve aircraft track planning, cluster state prediction and collision probability are eventually calculated to avoid the clusters of formation UAVs conflicting on paths during flight. Finally, the simulation results verify the validity and effectiveness of the proposed method in multi UAV formation flight planning.

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