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李姝1,刘国庆2,李思远2,秦耀昌1
摘要: 摘 要: 针对当前多无人机系统在探索大范围复杂环境时存在探索效率低下和在通信带宽受限下的信息交换问题,提出了一种适用于在大范围复杂环境下无人机的快速全自主探索方法,包括一种快速、分层探索策略和轻量级大规模环境建模方法。首先,在前端轨迹规划部分生成闭式视点以驱动无人机进行未知探索。其次,在后端将平滑、连续和时间最优的轨迹优化转化为一个凸优化问题进行了系统建模。同时在环境表征方面,使用随机映射的方法进行轻量化建图和地图数据交互。在仿真中,与使用增量边界信息和分层规划的快速探索方法FUEL(Fast Unmanned aerial vehicle ExpLoration)、基于边界的快速探索方法FBE(Frontier-Based Exploration)以及基于下一个最佳视点的探索方法NBVP(Next Best View Planner)进行了对比实验。结果表明,提出的方法在探索时间方面的性能分别提高了14.4% 、43.9%、47.7%。轻量化建图方法在数据量上比贝叶斯(Bayesian)方法和多面体(Polyhedron)方法少28.3%和22.4%。结合探索实验在速度和数据量方面的结果,提出的方法可以高效地在大规模复杂环境下进行快速全自主探索。
中图分类号: