FASTER：未知环境中飞行的快速安全轨迹规划器

在未知环境中进行高速轨迹规划需要算法技术，能够在获取运行环境的新信息时保持快速反应时间的同时维持安全性。计算可处理性的要求通常导致优化问题不包含障碍物约束（在解上进行碰撞检查），或者使用自由空间的凸分解，然后对轨迹的每个区间施加特定的时间分配方案。此外，安全性保证通常通过局部规划器在已知自由空间中规划具有最终“停止”条件的轨迹来获得。然而，这两个决策通常导致缓慢且保守的轨迹。我们提出 FASTER（Fast and Safe Trajectory Planner，快速安全轨迹规划器）来克服这些问题。FASTER 通过使局部规划器能够在已知自由空间和未知空间中同时进行优化，从而获得高速轨迹。安全性保证通过在每次重规划步骤开始时在已知自由空间中始终具有一条可行、安全的备用轨迹来确保。此外，我们提出了一种混合整数二次规划（Mixed Integer Quadratic Program）公式，其中求解器可以选择轨迹区间分配，并且时间分配启发式方法利用上一次重规划迭代的结果高效计算。该算法在仿真和真实硬件中进行了广泛测试，展示了在未知杂乱环境中速度高达 3.6 m/s 的敏捷飞行。