无人机群的在线路径生成与导航

随着无人机（UAVs）在消费级应用中的日益普及，涉及无人机的事故数量也在迅速增长。因此，无人机的运动安全性已成为无人机操作者的首要关切。对于无人机群而言，若不能防止无人机彼此之间以及与飞行区内静态和动态出现、移动的障碍物发生碰撞，便无法保证安全作业。本文提出一种面向无人机群的在线、无碰撞路径生成与导航系统。所提系统利用无人机以及成功检测到的静态与移动障碍物的地理位置，来预测并避免：（1）无人机间碰撞，（2）无人机-静态障碍物碰撞，以及（3）无人机-移动障碍物碰撞。我们的碰撞预测方法借助高效的运行时监控与复杂事件处理（CEP）做出及时预测。所提系统的一个显著特征是能够预见潜在碰撞，并主动寻找规避预测碰撞的最佳方式，从而确保整个蜂群的安全。我们还给出了基于仿真的系统实现及实验评估，包含一系列实验，并将我们的结果与四种已有方法的结果进行比较。结果表明，所提系统能在线成功预测并避免全部三类碰撞。此外，它生成安全且高效的无人机航线，能高效扩展至大规模问题实例，并适用于杂乱飞行区及存在高碰撞风险的场景。