UAV-Collab-Avoidance：無人機協同避障航跡計画のMATLABソリューション

概要

「UAV-Collab-Avoidance」は、2024年に開催された深圳杯数学建模チャレンジのC問題「無人機協同避障航跡計画」において全国第二位（3位）を獲得した受賞解法を収録したリポジトリです。本プロジェクトは複数の無人航空機（UAV）が円形障害物を回避しつつ協調して最短飛行経路を計画する課題に取り組み、革新的な切点マッピング戦略を提案。MATLABでの問題定義から最適化計算、さらにはパラメータの感度解析まで体系的に実装されています。研究開発や教育、実務における無人機の経路計画・協調制御の理解促進に役立つリソースです。

リポジトリの統計情報

スター数: 2
フォーク数: 0
ウォッチャー数: 2
コミット数: 6
ファイル数: 5
メインの言語: MATLAB

主な特徴

競技課題に即した無人機複数機の協同航跡計画問題を解決
円形障害物の回避を考慮した切点マッピング戦略を導入
問題ごとに最短時間航跡の算出やパラメータ感度解析を実装
MATLABによるコードと豊富なドキュメント、結果可視化を収録

技術的なポイント

本リポジトリの最大の技術的特徴は、無人機の協同経路計画問題に対して「切点マッピング戦略」を適用し、障害物回避と飛行時間短縮を両立させている点にあります。具体的には、複数のUAVが飛行空間に存在する複数の円形障害物を回避しながら、協調して最適な航路を算出する必要があります。従来の単純な回避経路生成ではなく、障害物の周辺における切点（接触可能な境界点）を効率的にマッピングし、これを経由点として経路最適化問題を定式化しています。

MATLABを用いて問題は複数のサブタスクに分割され、例えば「問題1＆2」では先行機・後続機それぞれの最短飛行時間経路を計算。一方「問題3」ではパラメータの距離依存性に着目し、感度解析を実施しています。これにより、障害物の位置やUAV間距離の変化が全体の経路計画に与える影響を定量的に評価可能です。

また、数学建模コンテストの要求に応じて、問題文や解法論文を「docs」ディレクトリに整理。結果の視覚的理解を助けるため、「img」フォルダには航跡のグラフや障害物配置図が収録されています。こうした資料は、アルゴリズムの検証や教育用途にも活用できる構成です。

全体として、協同制御、最適経路探索、障害物回避という複雑な課題に対して、数学的モデルと実装が高いレベルで融合されていることが本リポジトリの技術的な魅力です。UAVの実用シナリオを念頭に置いた設計思想と、競技問題ならではの厳密な数理解析がうまく調和しています。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

LICENSE: ライセンスファイル
README.md: プロジェクト概要と使い方
docs: 競技問題文や解法論文などの文書資料
img: 結果の可視化画像
src: MATLABソースコード
- problem1&2: 先行機および後続機の最短時間航跡計算スクリプト
- problem3: 距離パラメータ感度解析用コード
- その他問題別フォルダも配置

まとめ

協同無人機の障害物回避経路計画問題に対する高品質なMATLAB実装と解析資料を提供。

リポジトリ情報：

名前: UAV-Collab-Avoidance
説明: 🥉 National Second Prize (3rd Place) in Shenzhen Cup Mathematical Contest in Modeling 2023 | MATLAB Solutions for Cooperative UAV Path Planning with Obstacle Avoidance (Problem C)
スター数: 2
言語: MATLAB
URL: https://github.com/SensorimotorH/UAV-Collab-Avoidance
オーナー: SensorimotorH
アバター: https://avatars.githubusercontent.com/u/99115215?v=4