无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）路径规划介绍

无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）是无人驾驶飞行器的简称。凭借其体积小巧、操作简便、生存能力强等诸多优势，无人机在军事、电力巡检、航空航天与科学研究等诸多领域得到了广泛应用。在执行任务时，无人机可搭载多种传感器设备，实时监测环境、确定自身位置、调整飞行姿态并规避障碍物，从而高效完成任务。而规划出一条无碰撞且距离最短的路径，对于无人机顺利完成任务至关重要。然而，现实环境中的不确定性、可变性与动态性，使得无人机在执行飞行任务时面临诸多不可控因素，这也凸显了无人机路径规划算法研究的重要性。

无人机路径规划是在综合考量能耗、碰撞风险、路径长度等诸多因素后，为无人机设计出一条从起点到任务点的无碰撞路径，且该路径的能耗应尽可能低。这一规划过程对于无人机能否顺利完成任务至关重要，而路径规划算法的选择则是设计出优质路径的关键所在。一个出色的路径规划算法，不仅能确保路径在全局范围内的最优性，还能够使无人机实时避开动态障碍物，进而显著提升无人机的整体飞行效率。
但仍存在一些亟待解决的问题，主要包括以下三个方面：
一是环境建模问题。在路径规划研究中，现有文献多将无人机简化为质点，将任务空间抽象为理想化、便于求解的模型，未充分考虑无人机的实际尺寸以及复杂环境的影响，导致实际路径规划效果欠佳。
二是多无人机协同路径规划问题。当前研究多聚焦于单无人机路径规划，而对多无人机路径规划的探索相对较少。相较于单无人机，多无人机协同路径规划涉及更多约束条件，对协同性要求更高，计算复杂度和实现难度也更大。
三是动态路径重规划问题。现有路径规划模型大多基于已知的目标状态和位置，但实际任务环境存在诸多不确定性，任务空间也更为复杂。这使得无人机在面对突发情况时，路径动态重规划能力不足，自适应性较差，因此提升算法的动态适应性显得尤为关键。
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针对上述问题，未来无人机路径规划的研究可从以下几方面着手改进：
在环境建模方面，需提升环境的复杂度与动态性，引入更多飞行约束条件，并充分考虑无人机自身的性能与特点，使仿真环境更加贴近实际应用场景。
在多无人机路径规划方面，可采用传统算法与群智能算法相结合的方法，以增强多无人机路径规划的协同性。同时，算法设计应更加注重多无人机整体与局部的协调关系，以提高整体路径规划效率。
在动态路径规划方面，应增强环境的动态性，并运用群智能融合算法，充分发挥各算法的优势，弥补单一算法的不足，实现优势互补，从而达到更优的动态规划效果。

参考文献：
[1]李保胜,李士心,刘晓倩,等.三维环境下无人机路径规划算法研究综述[J].计算机科学与应用, 2022, 12(5):8.DOI:10.12677/CSA.2022.125135.