基于可见性与安全屏障函数的遮挡环境下追逃控制策略

本文针对存在遮挡环境中的追逃问题，开发了一种控制策略。我们解决了一个移动追击者如何在视线受阻的情况下，利用机载感知将移动逃逸者保持在其视野（FoV）内的挑战。FoV 的有符号距离函数（SDF）被用于构建可见性作为追击者控制输入上的控制屏障函数（CBF）约束。类似地，障碍物规避基于障碍物集合的 SDF 被构建为 CBF 约束。虽然可见性与安全性 CBF 是 Lipschitz 连续的，但并非处处可微，因此需要使用广义梯度。为实现非短视追逃，我们利用基于采样的运动学规划器生成使逃逸者可见的参考控制轨迹。然后，追击者通过满足 CBF 约束的凸优化来跟踪该参考轨迹。我们在 CARLA 仿真和真实机器人实验中验证了该方法，证明了即使在严重遮挡和动态逃逸者运动的情况下，也仅利用机载感知即可成功维持可见性。