RVC-NMPC：基于互惠速度约束的非线性模型预测控制用于敏捷 UAV 飞行中的相互碰撞避免
机器人学
2025-12-10 v1
摘要
本文提出了一种基于带时间依赖互惠速度约束（RVC）的非线性模型预测控制（NMPC）的相互碰撞避免方法。与大多数现有方法不同，所提方法仅依赖关于其他机器人的可观测信息，消除了对过度通信的需求。计算 RVC 的高效算法，以及将这些约束直接集成到控制器层面的 NMPC 问题公式中，使得整个流水线可以以 100 Hz 运行。该高处理速率，结合受控无人飞行器（UAV）的建模非线性动力学，是支持所提方法用于敏捷 UAV 飞行的关键特征。所提方法通过在涉及多达 10 架 UAV 和速度高达 25 m/s 的模拟场景以及加速度高达 30 m/s² 的真实实验中进行了广泛评估。与最先进方法的比较显示，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。
引用
@article{arxiv.2512.08574,
title = {RVC-NMPC: Nonlinear Model Predictive Control with Reciprocal Velocity Constraints for Mutual Collision Avoidance in Agile UAV Flight},
author = {Vit Kratky and Robert Penicka and Parakh M. Gupta and Ondrej Prochazka and Martin Saska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08574},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 8 figures