其中，行人在0.3 s內(nèi)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)障，礙物的半徑設(shè)置為0.6 m，從無(wú)人機(jī)和障礙物的路徑可以看出，從識(shí)別出軌跡的時(shí)間步長(zhǎng)開(kāi)始，飛行控制器便開(kāi)啟了回避機(jī)制。

 

       實(shí)驗(yàn)三：與前兩種情況一樣，無(wú)人機(jī)的任務(wù)是保持位置，同時(shí)避免進(jìn)入的障礙物。障礙物半徑設(shè)置為0.4m，被拋出經(jīng)過(guò)第一次反彈后影響無(wú)人機(jī)路徑。

 

       如圖，投擲障礙物的時(shí)間約為0.25 s，而控制器的反應(yīng)速度為0.35 s。這表明即使是簡(jiǎn)化的軌跡模型也仍然可以對(duì)障礙物路徑做出足夠好的預(yù)測(cè)，尤其是在增加沿預(yù)測(cè)的安全半徑。

 

       下圖為基于回避操作開(kāi)始時(shí)的初始條件的障礙物的預(yù)測(cè)軌跡，以及障礙物和UAV的測(cè)量路徑。

 

 

       無(wú)人機(jī)成功避開(kāi)了最小距離為0.38 m的障礙物，而求解器時(shí)間達(dá)到了33 ms的峰值。由于求解器公差和測(cè)量結(jié)果不理想，因此預(yù)期會(huì)出現(xiàn)小范圍的約束沖突。

 

       實(shí)驗(yàn)四：避免多個(gè)動(dòng)態(tài)障礙，在避開(kāi)無(wú)人機(jī)的碰撞航線(xiàn)上設(shè)置一架單獨(dú)的無(wú)人機(jī)，同時(shí)向其投擲彈丸，兩者的障礙物半徑都設(shè)置為 0.4。軌跡分類(lèi)和預(yù)測(cè)方案應(yīng)用于兩個(gè)障礙物的單獨(dú)測(cè)量，但在其他方面與單個(gè)障礙物情況相同。兩個(gè)無(wú)人飛行器和彈丸的軌跡如圖，

 

 

       躲避的無(wú)人飛行器、最近的無(wú)人飛行器以及障礙物三者之間的最小距離分別為0.45 m和0.42 m。

 

       需要注意的是，避空無(wú)人機(jī)可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持安全距離，同時(shí)避開(kāi)進(jìn)入的彈丸。實(shí)驗(yàn)中，障礙無(wú)人飛行器一旦開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，回避操縱就會(huì)立即開(kāi)始。

 

       3、進(jìn)一步研究方向

 

       總體來(lái)講，研究人員所提出的NMPC架構(gòu)和軌跡分類(lèi)方案成功地在所有可能的情況下提供了無(wú)碰撞運(yùn)動(dòng)路徑。在線(xiàn)優(yōu)化問(wèn)題可以在所需的50 ms的限制內(nèi)解決，而不會(huì)違反已建立的障礙或輸入限制。不過(guò)，該方法目前也存在一定的局限性：

 

       總體性能基于對(duì)軌跡分類(lèi)的依賴(lài)：即使對(duì)于有限的軌跡研究，其方案也可能出現(xiàn)軌跡分類(lèi)錯(cuò)誤的情況。

 

       使用對(duì)未來(lái)障礙物位置的明確預(yù)測(cè)：如果預(yù)測(cè)方案失敗或誤差太大，無(wú)人飛行器可能會(huì)完全忽略碰撞過(guò)程中的障礙物。

 

       論文中指出，未來(lái)這項(xiàng)工作還會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化和拓展，具體方向包括更一般的軌跡識(shí)別，障礙物的位置和速度提取，優(yōu)化軌跡分類(lèi)方案等。更重要的是，隨著更多障礙物擴(kuò)展以及與求解器時(shí)間的關(guān)系，分析NMPC的復(fù)雜性問(wèn)題，以了解在何時(shí)間接地在控制層解決障礙物更合適。