【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市人口和機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加,導(dǎo)致城市交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重。交通信息化建設(shè)和現(xiàn)代化交通管理模式是緩解交通擁堵的有效方式,但其前提是掌握目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的車輛密度信息,并對(duì)該區(qū)域進(jìn)行高效監(jiān)測(cè)。針對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的車輛密度估計(jì)問(wèn)題,傳統(tǒng)的信息采集手段難以確保目標(biāo)區(qū)域內(nèi)交通信息采樣數(shù)據(jù)的全面性與實(shí)時(shí)性。因此,本論文研究面向車輛密度估計(jì)的多自主無(wú)人機(jī)最優(yōu)覆蓋控制方法,旨在利用無(wú)人機(jī)組與地面監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),組成混合式的采樣估計(jì)系統(tǒng),進(jìn)而大幅度提高車輛密度估計(jì)的全面性和靈活性。此外,多自主無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)還能夠根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的車輛密度分布,動(dòng)態(tài)調(diào)整無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的高效覆蓋與實(shí)時(shí)監(jiān)控。論文針對(duì)面向車輛密度估計(jì)的多自主無(wú)人機(jī)最優(yōu)覆蓋控制問(wèn)題,主要研究工作和成果如下:(1)針對(duì)車輛密度未知下的多自主無(wú)人機(jī)覆蓋控制問(wèn)題,構(gòu)建了一種由無(wú)人機(jī)組與地面采樣設(shè)備組成的動(dòng)靜混合采樣模型。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車輛密度估計(jì)算法。根據(jù)車輛密度的估計(jì)結(jié)果,設(shè)計(jì)基于多自主無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋控制算法,并根據(jù)Barbalat引理證明該算法的穩(wěn)定性。(2)針對(duì)采樣噪聲干擾下的多自主無(wú)人機(jī)覆蓋控制問(wèn)題,定義了時(shí)變車輛密度下多自主無(wú)人機(jī)的覆蓋控制效果及車輛密度估計(jì)的性能指標(biāo)函數(shù),設(shè)計(jì)了基于混合采樣模型的動(dòng)態(tài)采樣機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于RBF-KF的車輛密度估計(jì)算法,在濾除采樣噪聲的同時(shí)提高了運(yùn)算效率。根據(jù)所設(shè)計(jì)的估計(jì)算法,提出時(shí)變車輛密度下的多自主無(wú)人機(jī)覆蓋控制算法,證明了該算法的穩(wěn)定性。(3)針對(duì)復(fù)雜動(dòng)力學(xué)模型下的多自主無(wú)人機(jī)覆蓋控制問(wèn)題,以四旋翼無(wú)人機(jī)為控制對(duì)象,將無(wú)人機(jī)組的最優(yōu)覆蓋控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單個(gè)無(wú)人機(jī)對(duì)其Voronoi區(qū)域質(zhì)心的動(dòng)態(tài)追蹤問(wèn)題。根據(jù)四旋翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了一種基于反步法的四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)追蹤控制算法,并通過(guò)四旋翼無(wú)人機(jī)組對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行最優(yōu)覆蓋仿真,驗(yàn)證了最優(yōu)覆蓋控制的有效性。
【圖文】：

ie j k j k 表示無(wú)人機(jī) j ,k 之間能夠夠通訊。多自主無(wú)人機(jī)通訊拓?fù)淙鐖D2.2所示。為了更方便的描述無(wú)人機(jī)組間的通訊關(guān)系，定義矩陣{ , 1, , } Rn nijD d i j n 來(lái)反應(yīng)無(wú)人機(jī)i與無(wú)人機(jī)j間是否可以通訊。當(dāng) 1ijd 時(shí)，兩無(wú)人機(jī)可以通訊，，當(dāng) 0ijd 時(shí)，兩者無(wú)法通訊。 L (i , j )為圖 拉氏變換后的矩陣。1, for( , )forijnijjd i jL i jd i j （2.11）其中， L (i , j )為第 i ,j 個(gè)元素。

第二章 基礎(chǔ)理論與相關(guān)知識(shí) 1, ,iniwiH P W f p q q dq (2.13)其中，W為每個(gè)無(wú)人機(jī)的覆蓋區(qū)域 1, ,nW W W。 if p q為測(cè)量代價(jià)函數(shù)，其用來(lái)描述第i個(gè)無(wú)人機(jī)到目標(biāo)區(qū)域任意點(diǎn)的測(cè)量代價(jià)。通過(guò)分析式(2.13)可以看出，無(wú)人機(jī)組位置信息 P 、覆蓋區(qū)域W 與車輛密度函數(shù) q 共同決定了最終的覆蓋效果。本文通過(guò)分析目標(biāo)區(qū)域的車輛密度函數(shù) q ，調(diào)整
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V19;U491

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636511