多机协同无人机避障路径优化算法

摘要

在复杂低空作业场景中，多无人机集群协同作业常会出现机间航路干涉问题，面对动静叠加的混合障碍物，
传统算法普遍存在避让响应滞后、易陷入局部最优的问题，难以同时兼顾飞行安全与作业效率。针对该工程实际问
题，本文结合低空空域时空约束特征，搭建分层规划架构，提出一种融合先验航迹引导与多智能体时序特征学习的
协同避障优化算法。研究依托三维风险栅格模型完成全局航迹预规划，通过改进值分解强化学习实现分布式动态冲
突消解，综合飞行里程、作业能耗与空域碰撞风险构建多目标代价函数，依托动态优先级机制处理多机航路交叉冲
突。三维仿真对比实验结果表明，相较于粒子群算法、传统多智能体强化学习算法，本文算法路径综合成本降低
10.27%，动态避障响应时延缩短31.62%，集群无碰撞飞行成功率稳定在99.8%以上，可有效适配城市低空巡检、应急
搜救等主流多机协同作业场景。