【高性能,还开源,MIT与宾大做出媲美商业软件的无人机轨迹规划器】
在无人机飞行中,如果由导航软件为其规划既定路径,顺利执行任务并非难事。但要在多变环境中完成高速自主飞行,则需要更复杂的轨迹规划算法。这一高性能方案往往依赖昂贵的商业凸优化求解器软件,使用价格可高达数十万美元。虽有一些开源替代方案降低了实现成本,但性能短板明显,部署门槛也较高。
面对这一问题,近日,麻省理工学院(MIT)航空航天控制实验室(Aerospace Controls Laboratory)与宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania,下称宾大)联合开发出一款名为 MIGHTY 的开源轨迹规划器。演示中,该规划器在不依赖任何外部资源的情况下,通过机身搭载的小型计算机,成功指挥小型四旋翼无人机高速穿越堆放密集杂物的室内空间,精准避障并安全降落。性能测试显示,其多项指标可追平甚至超越商业方案,相关论文已发表在《IEEE 机器人与自动化快报》(IEEE RA-L)。
轨迹规划的核心任务,是在极短时间内精准计算出空间曲线、各个时刻的速度、加速度及其高阶导数。而无人机的自主飞行有赖于空间和时间的联合优化,二者的耦合会显著增加问题的求解难度。长期以来,研究者只能在计算精确性和计算速度间作出取舍。
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