本文關(guān)鍵詞：基于多階段航跡預(yù)測(cè)的UAVs實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃

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【摘要】：無人駕駛飛行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)又稱無人機(jī),因其成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)而越來越被廣泛使用。UAV最大的優(yōu)勢(shì)在于其研發(fā)、制造和使用的成本遠(yuǎn)低于有人飛機(jī),因此無論是軍用還是民用都有著廣闊的前景。隨著各部分技術(shù)的不斷發(fā)展,不僅單架UAV完成任務(wù)的能力越來越強(qiáng),多UAV協(xié)同的能力也應(yīng)越來越強(qiáng),針對(duì)UAV集群任務(wù)規(guī)劃的研究非常有必要。任務(wù)規(guī)劃問題是UAV自主控制的關(guān)鍵,而任務(wù)規(guī)劃的效果則取決于對(duì)航跡的精確預(yù)測(cè)。然而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,各種不確定的因素將會(huì)給預(yù)測(cè)結(jié)果帶來較大的偏差。針對(duì)UAV集群的任務(wù)規(guī)劃必須基于由任務(wù)分配子系統(tǒng)、航跡規(guī)劃子系統(tǒng)以及導(dǎo)航控制子系統(tǒng)組成的三級(jí)結(jié)構(gòu)來完成,而各級(jí)之間的關(guān)系很大程度的決定了任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果。本文旨在通過改進(jìn)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)來提高規(guī)劃效率。多階段航跡預(yù)測(cè)方法包括航跡估計(jì)、折線航跡規(guī)劃、平滑航跡生成及交會(huì)航跡生成幾個(gè)階段。在每個(gè)規(guī)劃周期中,各個(gè)階段的結(jié)果都將被反饋給任務(wù)分配子系統(tǒng),進(jìn)而優(yōu)化任務(wù)規(guī)劃結(jié)果。航跡估計(jì)階段基于局部A*算法計(jì)算所有UAV與所有目標(biāo)間的路徑。折線航跡規(guī)劃階段在分配結(jié)果已經(jīng)獲得的基礎(chǔ)上基于全局A*算法規(guī)劃折線航跡。航跡平滑階段基于B-spline方法,平面移動(dòng)和高度變化被解耦考慮。UAV集群所處的場(chǎng)景中存在多對(duì)一聯(lián)合任務(wù)時(shí),還要UAV之間的交會(huì)過程,并對(duì)原有航跡進(jìn)行修正。修正過程基于Dubins模型,它具有計(jì)算量小的特點(diǎn),同時(shí)可以對(duì)航程進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。任務(wù)規(guī)劃的整體能效包括效果和效率兩方面,作為一種實(shí)時(shí)方法,前者決定此算法的優(yōu)劣,后者決定算法的可行性,所以兩部分都至關(guān)重要。本文對(duì)基于航跡預(yù)測(cè)的航跡規(guī)劃系統(tǒng)展開功能性的仿真研究,包括任務(wù)規(guī)劃的整體能效研究,以及考慮聯(lián)合任務(wù)的情況下的任務(wù)規(guī)劃效果。
【關(guān)鍵詞】：UAVs 航跡預(yù)測(cè) 任務(wù)規(guī)劃 航跡生成
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 UAV自主控制的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 遠(yuǎn)程遙控11-12
• 1.2.2 自主航跡及任務(wù)規(guī)劃12-13
• 1.2.3 協(xié)同及合作13
• 1.3 UAVs任務(wù)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 任務(wù)分配13-14
• 1.3.2 航跡生成14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排15-17
• 第2章 任務(wù)規(guī)劃模型及航跡預(yù)測(cè)原理17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 UAVs任務(wù)規(guī)劃模型17-22
• 2.2.1 UAV集群物理模型18-20
• 2.2.2 任務(wù)分配原理20-22
• 2.3 多階段航跡預(yù)測(cè)原理22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 確定環(huán)境下的預(yù)測(cè)航跡生成26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 航跡估計(jì)及航跡規(guī)劃26-31
• 3.2.1 路徑搜索算法基本原理26-28
• 3.2.2 基于局部A*算法的航跡估計(jì)28-30
• 3.2.3 基于全局A*算法的航跡規(guī)劃30-31
• 3.3 基于B-spline的航跡平滑31-35
• 3.3.1 B-spline原理31-33
• 3.3.2 航跡平滑33-35
• 3.4 仿真研究35-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 考慮交會(huì)的預(yù)測(cè)航跡修正40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 邊界條件確定40-42
• 4.2.1 Dubins模型原理40-41
• 4.2.2 基于Dubins模型的交會(huì)航跡邊界條件41-42
• 4.3 交會(huì)航跡生成42-46
• 4.4 仿真研究46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 多階段航跡預(yù)測(cè)仿真研究50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 基于航跡預(yù)測(cè)的任務(wù)規(guī)劃能效50-55
• 5.2.1 任務(wù)規(guī)劃效率50-54
• 5.2.2 任務(wù)規(guī)劃效果54-55
• 5.3 考慮聯(lián)合任務(wù)的任務(wù)規(guī)劃場(chǎng)景55-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬云紅,周德云;基于B樣條曲線的無人機(jī)航路規(guī)劃算法[J];飛行力學(xué);2004年02期

2 汲萬峰;王光源;嚴(yán)建鋼;孫鈞正;;基于任務(wù)分配的多飛行器協(xié)同航跡規(guī)劃[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2013年09期

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本文編號(hào)：576650