【摘要】：無人機(jī)的廣泛應(yīng)用,使得航跡規(guī)劃問題成為研究的熱點(diǎn)。無人機(jī)航跡規(guī)劃是無人機(jī)研究領(lǐng)域中的重要方面,也是無人機(jī)自主系統(tǒng)中不可分割的重要組成部分。好的航跡規(guī)劃方法可以降低無人機(jī)的燃油損耗并提高無人機(jī)的生存能力。很多算法由于模型簡單或規(guī)劃方法低效,難以有效應(yīng)用于復(fù)雜條件下的航跡規(guī)劃問題。本文主要研究了三維靜態(tài)環(huán)境中無人機(jī)航跡規(guī)劃的相關(guān)問題:航跡規(guī)劃模型、航跡規(guī)劃算法、可行航跡生成和最優(yōu)航跡生成。本文的研究工作如下:(1)分別針對無人機(jī)的三維在線可行航跡規(guī)劃問題與三維離線全局最優(yōu)航跡規(guī)劃問題,結(jié)合無人機(jī)自身約束函數(shù),建立了不同的數(shù)學(xué)模型,其可行性已在之后的文章章節(jié)進(jìn)一步得到了驗(yàn)證。在平滑處理無人機(jī)的初步飛行航跡時,合理增加了兩項(xiàng)基于微分幾何原理的無人機(jī)飛行動力學(xué)約束條件,使之更符合無人機(jī)的實(shí)際飛行模式。(2)針對有山體地形和風(fēng)切變威脅區(qū)的無人機(jī)三維在線可行航跡規(guī)劃問題,采用(1)中所提三維在線可行航跡規(guī)劃問題建立的數(shù)學(xué)模型;針對連接型快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法中隨機(jī)節(jié)點(diǎn)生成策略單一耗時的特點(diǎn),提出六種高效的隨機(jī)節(jié)點(diǎn)生成策略,并采用了改進(jìn)連接型快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法求解了所提無人機(jī)的三維在線可行航跡規(guī)劃問題;仿真表明,相比經(jīng)典單向搜索隨機(jī)樹算法和經(jīng)典連接型快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法,所提改進(jìn)連接型快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法策略六能夠得到航跡規(guī)劃平均時間最短的可行航跡,同時具有最快的收斂速度。(3)針對存在通信源信號影響的無人機(jī)三維離線全局最優(yōu)航跡規(guī)劃問題,采用(1)中所提三維離線全局最優(yōu)航跡規(guī)劃問題建立的數(shù)學(xué)模型;分別將經(jīng)典的多目標(biāo)第二代非支配排序遺傳算法及其基于高效非支配排序方法的改進(jìn)型多目標(biāo)高效第二代非支配排序遺傳算法用于求解該模型,并進(jìn)行對比。仿真表明,相比采用經(jīng)典多目標(biāo)第二代非支配排序遺傳算法,采用多目標(biāo)高效第二代非支配排序遺傳算法得到的最優(yōu)航跡,航跡規(guī)劃平均時間更短,航跡曲線更為平滑,同時表明所提數(shù)學(xué)模型具有合理性與可行性。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V279;V249;TP18
【圖文】：

max2minmaxmin1,2,2,3,LLzzzinLLinniiii 離線全局最優(yōu)航跡規(guī)劃問題行環(huán)境模型境的確立，是無人機(jī)執(zhí)行各項(xiàng)飛行任務(wù)的基最優(yōu)航跡規(guī)劃問題的飛行環(huán)境模型建立，本來實(shí)現(xiàn)，如圖 2.1 所示的笛卡爾坐標(biāo)系第一人機(jī)的起始航跡點(diǎn)為 (,,)111S xyz，終止航跡1份，之后過nx ,x,x, x123做與 x 軸正交的平除了起始航跡點(diǎn)與終止航跡點(diǎn)以外，在 P跡點(diǎn)；那么順次連接航跡點(diǎn)集合中所有的航，其中航跡點(diǎn)集合 CSxyzxyz,,,,,,2 22333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2766239