由于其成本較低、重量較輕以及隱蔽性好等優(yōu)勢(shì),無(wú)人機(jī)越來(lái)越受到人們的關(guān)注;而無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓展了它的應(yīng)用前景。本文通過(guò)引入和改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法,分別闡述了單層級(jí)無(wú)人機(jī)編隊(duì)數(shù)學(xué)模型、基于人工勢(shì)場(chǎng)法的無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制理論、雙層級(jí)無(wú)人機(jī)編隊(duì)避障的人工勢(shì)場(chǎng)設(shè)計(jì)方法,深入研究了六自由度下旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行和避障方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1、詳細(xì)介紹單層級(jí)無(wú)人機(jī)編隊(duì)數(shù)學(xué)模型和基于人工勢(shì)場(chǎng)法的無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制理論,并對(duì)單層級(jí)編隊(duì)進(jìn)行仿真分析;2、詳細(xì)論述雙層級(jí)編隊(duì)對(duì)定點(diǎn)障礙采取整體避障方法時(shí)的勢(shì)場(chǎng)設(shè)計(jì)方法和控制方法,強(qiáng)調(diào)雙層級(jí)編隊(duì)避障方法相對(duì)于單層級(jí)編隊(duì)的耦合性和復(fù)雜性,并對(duì)雙層級(jí)編隊(duì)飛行和定點(diǎn)整體避障過(guò)程進(jìn)行仿真分析;3、分析雙層級(jí)編隊(duì)對(duì)定點(diǎn)障礙采取分解避障方法時(shí)勢(shì)場(chǎng)設(shè)計(jì)方法在信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的不同和修正,并通過(guò)對(duì)疏松定點(diǎn)障礙和緊密定點(diǎn)障礙兩種條件的仿真分析,驗(yàn)證分解避障方法的優(yōu)勢(shì);4、通過(guò)對(duì)定點(diǎn)避障方法中障礙勢(shì)場(chǎng)和耦合項(xiàng)的修正,使其在處理動(dòng)點(diǎn)障礙時(shí)仍具有優(yōu)秀的表現(xiàn),并對(duì)側(cè)面動(dòng)點(diǎn)障礙和正向動(dòng)點(diǎn)障礙兩種情況進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證動(dòng)點(diǎn)分解避障方法在處理多種障礙條件時(shí)的高效性和通用性。本文提出的創(chuàng)造... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

F-18模型風(fēng)洞試驗(yàn)

- 3 -(a) (b)圖 1-2 虛擬長(zhǎng)機(jī)結(jié)構(gòu)(a)和編隊(duì)幾何中心結(jié)構(gòu)(b)1.2.2 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的隊(duì)形設(shè)計(jì)如何減少計(jì)算量、快速構(gòu)造最佳隊(duì)形，是 CFF 隊(duì)形設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。美國(guó)的 Saber 等人[9]出于對(duì) CFF 隊(duì)形快速定位和隊(duì)形穩(wěn)定的考慮，提出了基于二維空間的虛擬長(zhǎng)機(jī)和幾何中心的編隊(duì)結(jié)構(gòu)，而日本的 Erfu 等人[10]則將上述方法拓展到三維空間，通過(guò)增加計(jì)算量的手段使該方法更接近于實(shí)際情況；新加坡的 Stipanovic 等人[11]從降低單架飛機(jī)計(jì)算量的角度考慮，提出了分散重疊編隊(duì)方式，而美國(guó)的 Walls 等人[12]則據(jù)此提出了最鄰近目標(biāo)和

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文最快目標(biāo)這兩種編隊(duì)跟隨策略，并由于后者的隊(duì)形結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃的重構(gòu)，因此更具有發(fā)展前景。美國(guó)的 Verma 等人[13]和澳大利亞的 Andrew 等人[14]分別分析了不同數(shù)量及不同機(jī)型的 CFF 隊(duì)形結(jié)構(gòu)問(wèn)題；印度的 Madhava 等人[15]則根據(jù)敵方環(huán)境的不同，建立了可動(dòng)態(tài)調(diào)整的編隊(duì)模型；Seiler 等人[16]通過(guò)觀察和研究鳥群編隊(duì)模式，發(fā)現(xiàn)銳角的“V”形編隊(duì)對(duì)處于首末兩個(gè)位置的鳥并不省力，而在鈍角的“V”形且縱向位置較近的編隊(duì)中，各位置上的鳥能夠節(jié)省幾乎相同的能量。盡管研究 CFF 隊(duì)形設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)不勝枚舉，但很顯然幾乎沒(méi)有在工程上實(shí)現(xiàn)近距編隊(duì)的先例可循，而國(guó)內(nèi)對(duì) CFF 隊(duì)形設(shè)計(jì)的研究還很少。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種自適應(yīng)控制的人工勢(shì)場(chǎng)的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃算法[J]. 甄然,甄士博,吳學(xué)禮.  無(wú)線電工程. 2017(05)
[2]基于改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)的無(wú)人機(jī)編隊(duì)防碰撞控制方法[J]. 朱旭,閆茂德,張昌利,林海,屈耀紅.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]基于改進(jìn)APF的無(wú)人機(jī)編隊(duì)航跡規(guī)劃[J]. 楊潔,王新民,謝蓉.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[4]基于改進(jìn)遺傳算法的無(wú)人飛行器三維路徑規(guī)劃[J]. 李霞,魏瑞軒,周軍,李雪松,張沖.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(03)
[5]多無(wú)人機(jī)協(xié)同航路規(guī)劃的共同進(jìn)化方法[J]. 葉媛媛,閔春平.  計(jì)算機(jī)仿真. 2007(05)
[6]一種多無(wú)人機(jī)協(xié)同偵察航路規(guī)劃算法仿真[J]. 楊遵,雷虎民.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2007(02)
[7]戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中多無(wú)人機(jī)任務(wù)分配的快速航路預(yù)估算法[J]. 龍濤,孫漢昌,朱華勇,沈林成.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(05)
[8]基于目標(biāo)分配的無(wú)人機(jī)航路規(guī)劃[J]. 左益宏,柳長(zhǎng)安,李挺.  飛行力學(xué). 2005(01)

博士論文
[1]無(wú)人機(jī)自主編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究[D]. 萬(wàn)婧.復(fù)旦大學(xué) 2009
[2]多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)仿生飛行控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 樊瓊劍.南京航空航天大學(xué) 2008

碩士論文
[1]小衛(wèi)星編隊(duì)飛行隊(duì)形控制與仿真[D]. 吳霞.中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2006



本文編號(hào)：3590585