本文關(guān)鍵詞：無人機自主飛行控制與管理決策技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 無人機在當前的戰(zhàn)爭中起著不可替代的作用,本文圍繞無人機的自主飛行控制與管理決策技術(shù)中的關(guān)鍵問題展開了設(shè)計與仿真。 第一部分研究了基于開放式的分層遞階結(jié)構(gòu)的無人機自主飛行管理體系結(jié)構(gòu)。探討了該結(jié)構(gòu)的主要組成部分,對關(guān)鍵模塊的結(jié)構(gòu)和功能進行了研究。 第二部分對所設(shè)計的結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的模塊進行了設(shè)計。首先設(shè)計了航跡規(guī)劃模塊和航跡跟蹤模塊。針對航跡規(guī)劃的實際需要,將航跡規(guī)劃劃分為二維的航線規(guī)劃和二維航線點之間的三維航跡規(guī)劃;提出動態(tài)權(quán)值的三維LPA*的航跡規(guī)劃方法對二維航線產(chǎn)生的航線點之間進行規(guī)劃,對突然出現(xiàn)的新威脅,運用三維D* Lite進行實時重規(guī)劃。其次對具有完全非線性特征的慢模態(tài),設(shè)計了航跡角跟蹤指令飛行控制器。再次對無人機自主控制的一項關(guān)鍵技術(shù)——自主起飛與著陸控制技術(shù),進行了研究,對無人機起飛過程中三輪滑跑、兩輪滑跑和離陸升空過程進行了縱向控制律的設(shè)計;對無人機著陸過程設(shè)計了定高系統(tǒng)、下滑波束導引系統(tǒng)、自動拉平系統(tǒng)和側(cè)向波束導引系統(tǒng),并進行了仿真驗證。最后對無人機飛行管理中的任務(wù)規(guī)劃與調(diào)度建立了任務(wù)管理系統(tǒng)。將一個完整的飛行任務(wù)通過Petri網(wǎng)分解出的若干子任務(wù),用事件觸發(fā)進行管理和調(diào)度,Stateflow對無人機進行復雜的邏輯判斷,用GUI實現(xiàn)了一個友好的人機界面。 第三部分在Windows平臺上基于虛擬仿真軟件MultiGen Creator、Vega和VC++研究了無人機自主飛行全過程的三維視景仿真,生動演示了起飛、飛行、著陸的全過程。
【關(guān)鍵詞】：自主飛行管理系統(tǒng) 分層遞階 航跡規(guī)劃 航跡跟蹤 起飛/著陸 任務(wù)管理系統(tǒng) 三維視景仿真
【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】：2008
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章緒論13-20
• 1.1 本課題選題意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 無人機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況14-15
• 1.2.2 自主式系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)況15-16
• 1.2.3 飛行管理系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀16-18
• 1.2.4 自主飛行控制與管理的關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)況18
• 1.3 課題研究思路18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)19-20
• 第二章無人機自主飛行管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計20-30
• 2.1 自主控制的概念20-21
• 2.2 基于開放式分層遞階結(jié)構(gòu)的飛行管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計21-24
• 2.2.1 飛行管理系統(tǒng)的需求特點21
• 2.2.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計21-24
• 2.3 體系結(jié)構(gòu)的交互性設(shè)計與總體結(jié)構(gòu)24-26
• 2.4 各主要模塊的關(guān)鍵技術(shù)26-29
• 2.4.1 任務(wù)管理模塊26
• 2.4.2 航跡規(guī)劃模塊26-27
• 2.4.3 飛行控制模塊27
• 2.4.4 導航數(shù)據(jù)庫模塊與知識庫27-28
• 2.4.5 其余模塊簡述28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章無人機航跡規(guī)劃與航跡跟蹤技術(shù)研究30-54
• 3.1 航跡規(guī)劃技術(shù)概述30-31
• 3.2 應(yīng)用于航跡規(guī)劃的數(shù)字地圖技術(shù)簡述31-32
• 3.2.1 數(shù)字地圖的分類31
• 3.2.2 威脅建模及與地形、地物信息的融合31-32
• 3.3 基于 Dijkstra 的二維航線計算分析32-36
• 3.3.1 威脅建模33
• 3.3.2 建立可行節(jié)點和賦權(quán)圖33-35
• 3.3.3 計算哈密頓航線35-36
• 3.4 基于動態(tài)權(quán)值的三維稀疏LPA*算法三維航跡規(guī)劃36-40
• 3.4.1 約束條件的限制36-37
• 3.4.2 算法中的定義和符號37-38
• 3.4.3 算法步驟38-39
• 3.4.4 對PLA*算法的優(yōu)化39
• 3.4.5 數(shù)字仿真與實現(xiàn)39-40
• 3.5 無人機三維實時重規(guī)劃的初步研究40-43
• 3.5.1 D* Lite 算法41-42
• 3.5.2 數(shù)字仿真與實現(xiàn)42-43
• 3.6 無人機機動航跡跟蹤飛行控制系統(tǒng)設(shè)計43-53
• 3.6.1 航跡跟蹤控制的結(jié)構(gòu)43-44
• 3.6.2 非線性數(shù)學模型44-46
• 3.6.3 基于系統(tǒng)動態(tài)逆理論的無人機航跡跟蹤46-48
• 3.6.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練與仿真48-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第四章 無人機自主起飛和著陸的建模與控制54-73
• 4.1 無人機自主起飛與著陸過程描述55-56
• 4.1.1 無人機自主起飛過程描述55
• 4.1.2 無人機自主著陸過程描述55-56
• 4.2 無人機非線性起飛模型的建立與控制律設(shè)計56-62
• 4.2.1 建模準備56-57
• 4.2.2 建立地面滑跑起飛運動方程57-59
• 4.2.2.1 無人機起飛滑跑縱向運動方程建立57-59
• 4.2.3 無人機起飛控制律設(shè)計與仿真59-62
• 4.2.3.1 三輪滑跑階段59-60
• 4.2.3.2 兩輪滑跑階段60
• 4.2.3.3 離陸爬升60-62
• 4.3 無人機非線性著陸模型的建立與控制律設(shè)計62-72
• 4.3.1 建立著陸縱向運動方程62-64
• 4.3.1.1 無人機著陸縱向運動方程62-63
• 4.3.1.2 無人機著陸橫側(cè)向運動方程63-64
• 4.3.2 無人機著陸縱向控制律設(shè)計與仿真64-70
• 4.3.2.1 俯仰角保持與控制系統(tǒng)設(shè)計64
• 4.3.2.2 高度保持與控制系統(tǒng)設(shè)計64-65
• 4.3.2.3 無人機自動進場控制律設(shè)計65-66
• 4.3.2.4 無人機自動下滑控制律設(shè)計66-68
• 4.3.2.5 無人機自動拉平著陸控制律設(shè)計68-70
• 4.3.3 無人機著陸橫側(cè)向控制律設(shè)計與仿真70-72
• 4.3.3.1 滾轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)70-71
• 4.3.3.2 側(cè)向波束導引71-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 自主任務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計研究與系統(tǒng)綜合仿真73-82
• 5.1 任務(wù)管理系統(tǒng)簡述73-74
• 5.2 任務(wù)管理系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能74-75
• 5.3 任務(wù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)75-78
• 5.3.1 Petri 網(wǎng)及相關(guān)概念75-76
• 5.3.2 基于Petri 網(wǎng)的任務(wù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)76-78
• 5.4 人機接口的界面系統(tǒng)設(shè)計78-79
• 5.4.1 Stateflow 和GUI 技術(shù)78
• 5.4.2 Stateflow 的有限狀態(tài)機原理78-79
• 5.5 基于實例的任務(wù)管理系統(tǒng)的仿真79-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 第六章 無人機自主飛行三維視景仿真82-93
• 6.1 可視化仿真技術(shù)概述82-83
• 6.1.1 MultiGen Creator 簡介82-83
• 6.1.2 Vega 簡介83
• 6.2 基于API 函數(shù)的視景仿真系統(tǒng)設(shè)計83-88
• 6.2.1 實體模型及地形的建立83-85
• 6.2.2 視景的管理與驅(qū)動85-88
• 6.2.3 攻擊特效技術(shù)88
• 6.3 無人機自主飛行可視化仿真的實現(xiàn)88-92
• 6.3.1 情景描述88
• 6.3.2 利用Creator 建立導彈和坦克的三維模型88-89
• 6.3.3 三維視景效果89-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 第七章 總結(jié)與展望93-95
• 7.1 本文的主要工作及貢獻93-94
• 7.2 不足之處與進一步研究展望94-95
• 參考文獻95-98
• 致謝98-99
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文99-100
• 附錄一100-101

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 謝娟;基于DoDAF的無人機飛行管理計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[D];南京航空航天大學;2010年

2 李t，

本文編號：255769