基于非线性模型预测控制与时间依赖互惠速度约束的无人机相互碰撞避免方法

《IEEE Robotics and Automation Letters》：RVC-NMPC: Nonlinear Model Predictive Control with Reciprocal Velocity Constraints for Mutual Collision Avoidance in Agile UAV Flight

　　本文提出了一种基于非线性模型预测控制（NMPC）和时间依赖互惠速度约束（RVCs）的相互碰撞避免方法。与大多数现有方法不同，所提出的方法仅依赖于关于其他机器人的可观测信息，消除了过度通信的需求。计算RVCs的高效算法，以及在控制器层面将这些约束直接集成到NMPC问题公式中，使得整个流程可以在100Hz下运行。这种高处理率结合了对受控无人机（UAVs）非线性动力学的建模，是促进该方法用于敏捷无人机飞行的关键特性。所提出的方法通过大量模拟真实世界条件的实验以及涉及多达10架无人机、速度高达25m/s的场景，以及加速度高达30m/s2的真实世界实验进行了评估。与现有最先进技术的比较表明，在具有挑战性的场景中飞行时间减少了31%，同时在所有试验中保持了无碰撞导航。