本文關(guān)鍵詞：通用航空多機協(xié)同搜救的航跡規(guī)劃研究

  更多相關(guān)文章： 通用航空搜救 多機協(xié)同 航跡規(guī)劃 行為決策模型 蟻群算法 行為仿真原型系統(tǒng)

【摘要】：通用航空應急救援由于具備快速有效的特點,成為世界普遍采用的救援方式,其中最關(guān)鍵的救援航跡規(guī)劃技術(shù)受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。目前,我國對該技術(shù)的研究集中于單機航跡規(guī)劃和多機任務指派問題,忽視了實際搜救過程中協(xié)同救援航跡的實時性和救援機的自主性。因此,本文主要通過模擬救援機協(xié)同搜救行為研究其覆蓋航跡規(guī)劃問題。首先,通過深入剖析我國通用航空多救援機協(xié)同搜救過程,構(gòu)建搜救過程中救援機行為模型和基于決策場理論的救援人員行為決策模型,并結(jié)合我國通用航空發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,提出通用航空應急搜救系統(tǒng)的自組織特性,設計了具有中心節(jié)點的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在此基礎上,建立時間短、覆蓋率高、救援機少、救援目標多和救援人數(shù)多等五個航跡規(guī)劃目標,通過對不同目標偏好的排序來滿足實際搜救任務要求。接著,基于分布式搜捕蟻群算法和區(qū)域分塊搜索算法的思想提出了兩種協(xié)同搜救方式,并結(jié)合多機協(xié)同搜救系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和航跡規(guī)劃目標,設計了通用于兩種搜救方式的多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃方法。通過改進原蟻群算法的運算機制,降低了運算復雜度,大大提高了算法的效率;并在原分塊搜索算法中引入?yún)f(xié)同機制,增強了算法對多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃的適用性,避免了過早的局部收斂。最后,構(gòu)建了多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃仿真系統(tǒng)。通過多個不同仿真場景下多組不同策略的實驗數(shù)據(jù)和原算法結(jié)果以及實驗之間的對比,驗證了改進算法的可靠性,得到不同任務要求下的航跡規(guī)劃策略,并根據(jù)策略規(guī)劃出安全高效的多救援機協(xié)同搜救區(qū)域覆蓋航跡,為通用航空應急救援工作的準備環(huán)節(jié)提供理論支持和技術(shù)參考。
【關(guān)鍵詞】：通用航空搜救 多機協(xié)同 航跡規(guī)劃 行為決策模型 蟻群算法 行為仿真原型系統(tǒng)
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V355
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 多機協(xié)同航跡規(guī)劃算法研究12-14
• 1.2.2 行為決策理論研究14-15
• 1.2.3 自組織系統(tǒng)的理論模型15-16
• 1.3 本文的主要研究工作16
• 1.4 本文的內(nèi)容安排16-18
• 第二章 多機協(xié)同搜救行為和航跡規(guī)劃目標18-32
• 2.1 救援機的行為模型18-20
• 2.1.1 單救援機性能約束18-19
• 2.1.2 協(xié)同約束條件19
• 2.1.3 探測器模型19-20
• 2.2 救援人員的動態(tài)行為決策模型20-25
• 2.2.1 救援人員行為研究概述20-21
• 2.2.2 救援人員行為模型和決策場理論研究21-22
• 2.2.3 基于決策場理論的救援人員動態(tài)行為決策模型22-25
• 2.3 多機協(xié)同搜救自組織系統(tǒng)25-29
• 2.3.1 自組織系統(tǒng)的概述25-26
• 2.3.2 多機協(xié)同搜救自組織特性26-28
• 2.3.3 多機協(xié)同搜救自組織系統(tǒng)結(jié)構(gòu)28-29
• 2.4 多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃目標29-31
• 2.4.1 問題基本假設29
• 2.4.2 系統(tǒng)航跡規(guī)劃目標29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于分布式蟻群算法的多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃方法32-46
• 3.1 分布式蟻群算法的自組織特性和多機協(xié)同搜救自組織對比32-35
• 3.1.1 蟻群覓食行為自組織特性分析32-34
• 3.1.2 蟻群覓食與多機協(xié)同搜救自組織對比34-35
• 3.2 航跡規(guī)劃方法的搜救方式分析35-36
• 3.3 算法規(guī)則36-42
• 3.3.1 算法結(jié)構(gòu)設計36-37
• 3.3.2 蟻群系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則37-40
• 3.3.3 信息素更新機制40-42
• 3.3.4 狀態(tài)預估模型42
• 3.4 算法步驟和流程42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃仿真實驗46-71
• 4.1 多機協(xié)同搜救航跡規(guī)劃系統(tǒng)描述46-48
• 4.1.1 系統(tǒng)構(gòu)建目標46-47
• 4.1.2 仿真系統(tǒng)環(huán)境47-48
• 4.2 仿真實驗流程48-54
• 4.2.1 實驗設置48-49
• 4.2.2 初始值設定49-53
• 4.2.3 實驗過程和數(shù)據(jù)獲取53-54
• 4.3 仿真結(jié)果分析54-70
• 4.3.1 算法性能分析54-56
• 4.3.2 基于規(guī)劃目標和仿真結(jié)果的規(guī)劃策略56-66
• 4.3.3 基于規(guī)劃策略的覆蓋航跡分析66-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 論文的主要工作71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻73-78
• 致謝78-79
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文79

【參考文獻】

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本文編號：1126818