基于多無人機的多移動目標搜索技術研究
發(fā)布時間：2021-11-15 12:01
在無人機目標搜索任務中,單機載重受限、探測精度有限限制了無人機的應用。由于不同任務差異很大,無法利用環(huán)境信息,會阻礙無人機完成搜索任務。對于搜索任務,精確搜索目標和覆蓋搜索存在矛盾。受限于傳感器精度,精確搜索反復確認,導致搜索時間增多;覆蓋搜索無法保證搜索的精度。本課題為解決這些問題,針對搜索任務中精確搜索和覆蓋搜索在精度和時間兩個維度上的矛盾,以多無人機多移動目標為搜索目標展開研究,構(gòu)建了環(huán)境信息模型,幫助無人機了解環(huán)境,設計了多種無人機搜索策略來均衡這個矛盾。針對多無人機搜索問題,對環(huán)境進行合理建模。將搜索地圖進行離散柵格化,并引入了對應的包括概率圖更新模型、確定度更新模型來更新環(huán)境信息。針對搜索目標的移動性,設計一種荷爾蒙地圖模型,引導無人機對必要的柵格單元進行回訪,同時避免多架無人機對相同區(qū)域進行搜索,提高搜索效率。針對精確搜索的場景,建立了該場景下的數(shù)學模型。利用環(huán)境信息模型實現(xiàn)無人機與環(huán)境的交互,設計了多種搜索相關函數(shù)評估搜索決策,通過分布式模型預測控制模型求解無人機系統(tǒng)的決策信息,提出了一種混合粒子群算法對該模型進行求解。通過仿真證明了該策略的有效性,并將本策略和其他搜索...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
離散柵格地圖
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-8-將UAV抽象為一個點，UAV每次搜索一個離散柵格單元，下一個離散時刻，UAV共有9種運動方向，如圖2-2所示。圖2-2UAV搜索方向示意圖2.3.3傳感器平臺模型UAV搜索完全依賴傳感器得到環(huán)境中的各種信息，當然也包括最關鍵的目標信息。傳感器有一個好的性能肯定會給UAV搜索帶來很好的正面效果，同樣的，一旦傳感器比較差，搜索結(jié)果也不會很好。根據(jù)文獻[43]，在思考聯(lián)系了本文其他因素的模型后，建立如下模型：UAV單次掃描搜索能夠掌控的區(qū)域的大小，通常用視場范圍這個術語來示，如式（2-1）：r=2Htan(γ)[cosα+sinαtan(π/2αβ)](2-1)式中H——UAV飛行高度；這里，，，是UAV所在位置與掃描區(qū)域形成的各種角度，如圖2-3所示。圖2-3無人機傳感器視場FOV探測圖
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-8-將UAV抽象為一個點，UAV每次搜索一個離散柵格單元，下一個離散時刻，UAV共有9種運動方向，如圖2-2所示。圖2-2UAV搜索方向示意圖2.3.3傳感器平臺模型UAV搜索完全依賴傳感器得到環(huán)境中的各種信息，當然也包括最關鍵的目標信息。傳感器有一個好的性能肯定會給UAV搜索帶來很好的正面效果，同樣的，一旦傳感器比較差，搜索結(jié)果也不會很好。根據(jù)文獻[43]，在思考聯(lián)系了本文其他因素的模型后，建立如下模型：UAV單次掃描搜索能夠掌控的區(qū)域的大小，通常用視場范圍這個術語來示，如式（2-1）：r=2Htan(γ)[cosα+sinαtan(π/2αβ)](2-1)式中H——UAV飛行高度；這里，，，是UAV所在位置與掃描區(qū)域形成的各種角度，如圖2-3所示。圖2-3無人機傳感器視場FOV探測圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]不確定環(huán)境下多無人機協(xié)同區(qū)域搜索算法[J]. 符小衛(wèi),魏廣偉,高曉光. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2016(04)
[2]基于MTPM和DPM的多無人機協(xié)同廣域目標搜索滾動時域決策[J]. 沈東,魏瑞軒,祁曉明,關旭寧. 自動化學報. 2014(07)
[3]多無人機協(xié)同搜索隨機目標決策[J]. 軒永波,黃長強,吳文超,王勇,翁興偉,李望西. 控制與決策. 2013(05)
[4]遺傳算法研究進展[J]. 馬永杰,云文霞. 計算機應用研究. 2012(04)
[5]美軍無人機的發(fā)展以及在亞太地區(qū)的空中部署[J]. 牛慶功. 科技資訊. 2011(18)
[6]用于文本分類的改進KNN算法[J]. 王煜,王正歐,白石. 中文信息學報. 2007(03)
[7]改進KNN算法在垃圾郵件過濾中的應用[J]. 張俊麗,張帆. 現(xiàn)代圖書情報技術. 2007(04)
[8]旅行商問題算法研究綜述[J]. 陳文蘭,戴樹貴. 滁州學院學報. 2006(03)
[9]基于搜索理論的多無人機協(xié)同控制方法研究[J]. 沈延航,周洲,祝小平. 西北工業(yè)大學學報. 2006(03)
[10]最優(yōu)搜索理論及其應用[J]. 朱清新. 世界科技研究與發(fā)展. 2005(04)
本文編號：3496736
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
離散柵格地圖
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-8-將UAV抽象為一個點，UAV每次搜索一個離散柵格單元，下一個離散時刻，UAV共有9種運動方向，如圖2-2所示。圖2-2UAV搜索方向示意圖2.3.3傳感器平臺模型UAV搜索完全依賴傳感器得到環(huán)境中的各種信息，當然也包括最關鍵的目標信息。傳感器有一個好的性能肯定會給UAV搜索帶來很好的正面效果，同樣的，一旦傳感器比較差，搜索結(jié)果也不會很好。根據(jù)文獻[43]，在思考聯(lián)系了本文其他因素的模型后，建立如下模型：UAV單次掃描搜索能夠掌控的區(qū)域的大小，通常用視場范圍這個術語來示，如式（2-1）：r=2Htan(γ)[cosα+sinαtan(π/2αβ)](2-1)式中H——UAV飛行高度；這里，，，是UAV所在位置與掃描區(qū)域形成的各種角度，如圖2-3所示。圖2-3無人機傳感器視場FOV探測圖
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-8-將UAV抽象為一個點，UAV每次搜索一個離散柵格單元，下一個離散時刻，UAV共有9種運動方向，如圖2-2所示。圖2-2UAV搜索方向示意圖2.3.3傳感器平臺模型UAV搜索完全依賴傳感器得到環(huán)境中的各種信息，當然也包括最關鍵的目標信息。傳感器有一個好的性能肯定會給UAV搜索帶來很好的正面效果，同樣的，一旦傳感器比較差，搜索結(jié)果也不會很好。根據(jù)文獻[43]，在思考聯(lián)系了本文其他因素的模型后，建立如下模型：UAV單次掃描搜索能夠掌控的區(qū)域的大小，通常用視場范圍這個術語來示，如式（2-1）：r=2Htan(γ)[cosα+sinαtan(π/2αβ)](2-1)式中H——UAV飛行高度；這里，，，是UAV所在位置與掃描區(qū)域形成的各種角度，如圖2-3所示。圖2-3無人機傳感器視場FOV探測圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]不確定環(huán)境下多無人機協(xié)同區(qū)域搜索算法[J]. 符小衛(wèi),魏廣偉,高曉光. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2016(04)
[2]基于MTPM和DPM的多無人機協(xié)同廣域目標搜索滾動時域決策[J]. 沈東,魏瑞軒,祁曉明,關旭寧. 自動化學報. 2014(07)
[3]多無人機協(xié)同搜索隨機目標決策[J]. 軒永波,黃長強,吳文超,王勇,翁興偉,李望西. 控制與決策. 2013(05)
[4]遺傳算法研究進展[J]. 馬永杰,云文霞. 計算機應用研究. 2012(04)
[5]美軍無人機的發(fā)展以及在亞太地區(qū)的空中部署[J]. 牛慶功. 科技資訊. 2011(18)
[6]用于文本分類的改進KNN算法[J]. 王煜,王正歐,白石. 中文信息學報. 2007(03)
[7]改進KNN算法在垃圾郵件過濾中的應用[J]. 張俊麗,張帆. 現(xiàn)代圖書情報技術. 2007(04)
[8]旅行商問題算法研究綜述[J]. 陳文蘭,戴樹貴. 滁州學院學報. 2006(03)
[9]基于搜索理論的多無人機協(xié)同控制方法研究[J]. 沈延航,周洲,祝小平. 西北工業(yè)大學學報. 2006(03)
[10]最優(yōu)搜索理論及其應用[J]. 朱清新. 世界科技研究與發(fā)展. 2005(04)
本文編號：3496736
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