本文關(guān)鍵詞：低空救援航空器航跡規(guī)劃算法研究

  更多相關(guān)文章： 低空救援 航跡規(guī)劃 飛行狀態(tài)和模式估計 意圖推理 Agent模型

【摘要】：我國是世界上發(fā)生自然災(zāi)害以及各類公共安全事故災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一,而航空救援作為立體救援有機(jī)整體的重要一環(huán),其具有快速、高效、受地理空間限制少等優(yōu)勢,已然成為社會各界高度關(guān)注和重視的對象。除此之外,隨著《低空空域管理使用規(guī)定》發(fā)布,低空開放政策日漸成熟,也讓航空器低空安全運行成為近幾年備受關(guān)注的研究熱點。本文主要針對重大自然災(zāi)害下的通用航空器低空應(yīng)急救援飛行航跡規(guī)劃問題,將低空救援航空器航跡規(guī)劃問題劃分為預(yù)戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)術(shù)兩個層面進(jìn)行研究,最終要實現(xiàn)航空器實時自主地規(guī)劃航跡。預(yù)戰(zhàn)術(shù)層面通過結(jié)合實際的低空救援飛行環(huán)境,先針對單個航空器航跡規(guī)劃問題,在三維空域網(wǎng)格劃分的基礎(chǔ)上,基于改進(jìn)的A?算法得到最優(yōu)的初始飛行計劃航跡。在單個航空器初始飛行航跡基礎(chǔ)上,結(jié)合時間窗原理,提出了兩種方法解決了多航空器無沖突飛行計劃航跡規(guī)劃問題,并通過計算機(jī)仿真對兩種方法進(jìn)行了對比分析。戰(zhàn)術(shù)層面則在預(yù)戰(zhàn)術(shù)航跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上,結(jié)合已劃設(shè)的空域網(wǎng)格,提出了基于航空器飛行狀態(tài)模式估計和飛行意圖推理的航跡預(yù)測算法。該算法結(jié)合了交互式多模型算法和改進(jìn)的意圖推理算法的優(yōu)點,摒棄了兩種算法單獨使用時的不足之處,進(jìn)而能夠確保預(yù)測得到的航跡實時準(zhǔn)確�；诤桔E預(yù)測的沖突解脫算法在探測到飛行沖突時,為了實現(xiàn)航空器自主避讓飛行沖突,將航空器當(dāng)作獨立自主的智能體Agent,依據(jù)救援目視飛行規(guī)則,在Airspace模型上,構(gòu)建Agent模型�；趦�(yōu)先級準(zhǔn)則,進(jìn)行非協(xié)作式航向調(diào)整沖突解脫策略,并提出了協(xié)作式航向調(diào)整沖突解脫策略思想,確保航空器能夠得到最優(yōu)無沖突飛行航跡。最后,仿真驗證了該算法的實時性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：低空救援 航跡規(guī)劃 飛行狀態(tài)和模式估計 意圖推理 Agent模型
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外理論研究和應(yīng)用現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 航跡規(guī)劃方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 航跡預(yù)測算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 飛行意圖推理算法研究現(xiàn)狀分析12-14
• 1.2.4 沖突探測算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.5 沖突解脫算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 基于三維空域網(wǎng)格的低空飛行計劃航跡規(guī)劃方法18-28
• 2.1 問題描述及相關(guān)假設(shè)18-19
• 2.2 基于三維空域網(wǎng)格的單航空器最優(yōu)飛行計劃航跡規(guī)劃方法19-21
• 2.2.1 單航空器最優(yōu)飛行計劃航跡規(guī)劃方法19-20
• 2.2.2 改進(jìn)的A?三維航跡搜索算法流程設(shè)計20-21
• 2.3 多航空器無沖突的預(yù)戰(zhàn)術(shù)航跡規(guī)劃方法21-22
• 2.3.1 以時間換空間的多航空器預(yù)戰(zhàn)術(shù)航跡規(guī)劃方法21
• 2.3.2 以空間換時間多航空器預(yù)戰(zhàn)術(shù)航跡規(guī)劃方法21-22
• 2.4 仿真驗證22-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于混合估計和意圖推理的航跡預(yù)測算法28-46
• 3.1 問題描述及相關(guān)假設(shè)28-29
• 3.1.1 問題描述28
• 3.1.2 相關(guān)假設(shè)28-29
• 3.1.3 參數(shù)符號定義29
• 3.2 混合估計算法29-33
• 3.2.1 航空器動力學(xué)模型30-32
• 3.2.2IMM算法32-33
• 3.3 意圖推理算法33-38
• 3.3.1 改進(jìn)的意圖推理算法33-37
• 3.3.1.1 水平面上，CV模式下的意圖推理算法34-36
• 3.3.1.2 水平面上，，CT模式下的意圖推理算法36
• 3.3.1.3 基于航空器狀態(tài)的意圖模型函數(shù)以及意圖推理相關(guān)性函數(shù)36-37
• 3.3.2 IIIA算法流程37-38
• 3.4 基于飛行狀態(tài)和飛行意圖的航跡預(yù)測算法38-42
• 3.5 仿真驗證42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 實時的飛行沖突探測與解脫算法分析46-65
• 4.1 低空救援目視飛行規(guī)則46-48
• 4.1.1 目視飛行規(guī)則47
• 4.1.2 基于目視飛行和避讓規(guī)則的低空救援目視飛行規(guī)則47-48
• 4.2 沖突探測與解脫總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)48-49
• 4.3 基于航跡預(yù)測的沖突探測算法49-55
• 4.3.1 基于航跡預(yù)測的沖突探測算法具體流程49-51
• 4.3.2 保護(hù)區(qū)模型和三維空域網(wǎng)格模型51
• 4.3.3 基于航跡預(yù)測的沖突探測判定方法51-55
• 4.3.3.1 兩航空器相遇的一般的沖突態(tài)勢52-53
• 4.3.3.2 兩航空器相遇的特殊沖突態(tài)勢以及網(wǎng)格邊界問題53
• 4.3.3.3 時間窗計算53-55
• 4.3.3.4 沖突判定55
• 4.4 基于Agent模型的實時航跡解脫算法分析55-60
• 4.4.1 基于Agent模型的沖突解脫算法56-57
• 4.4.2 Airspace模型和Agent模型的構(gòu)建57
• 4.4.3 優(yōu)先級判定準(zhǔn)則57-58
• 4.4.4 確定無沖突最優(yōu)路徑算法58-60
• 4.4.5 兩種解脫策略定性分析60
• 4.5 仿真驗證60-64
• 4.5.1 飛行沖突探測60-61
• 4.5.2 飛行沖突解脫61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 論文總結(jié)65-66
• 5.2 工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 在校期間研究成果72-73
• 附錄73-81

【相似文獻(xiàn)】

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