本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)地面站軟件設(shè)計(jì)及航跡規(guī)劃算法研究

  更多相關(guān)文章： 無人機(jī)地面站 導(dǎo)航電子地圖 航跡規(guī)劃 威脅建模 A-star算法

【摘要】：隨著科技的發(fā)展,無人機(jī)在軍事領(lǐng)域的地位越來越重要。無人機(jī)地面站作為無人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分,已成為眾多高校、組織與科研機(jī)構(gòu)的熱門研究領(lǐng)域。航跡規(guī)劃是指使無人機(jī)在一定約束條件下,尋求從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)路徑,是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自主飛行的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文開展了無人機(jī)地面站軟件設(shè)計(jì)及航跡規(guī)劃算法的研究,提出了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)與改進(jìn)方法。在無人機(jī)地面站軟件方面,首先介紹了無人機(jī)地面站軟件涉及的相關(guān)技術(shù)與理論,提出了地面站軟件的總框架及具體的實(shí)現(xiàn)方法。地面站軟件的功能模塊主要分為四部分,分別為用戶界面、串口通信、地圖導(dǎo)航與航線規(guī)劃。本文主要實(shí)現(xiàn)基于DotSpatial的導(dǎo)航電子地圖及基于ArcGIS的航點(diǎn)編輯與航線繪制；其次,優(yōu)化用戶界面,實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理功能、任務(wù)回放功能及任務(wù)設(shè)備管理等功能。在航跡規(guī)劃方面,本文研究了將A-Star算法應(yīng)用于無人機(jī)航跡規(guī)劃。傳統(tǒng)的A-Star算法應(yīng)用于無人機(jī)航跡規(guī)劃時(shí),無法滿足飛機(jī)自身飛行特性的要求(如飛行時(shí)的最小偏航角約束),且算法易陷入循環(huán)狀態(tài),同時(shí)還存在所規(guī)劃的航線不夠平滑的問題。為此,提出了改進(jìn)的A-Star算法,在代價(jià)函數(shù)中引入了角度約束,實(shí)現(xiàn)了滿足飛行約束條件的航跡規(guī)劃,避免了循環(huán)狀態(tài)的發(fā)生,并有效解決了路徑規(guī)劃中的平滑性問題。無人機(jī)地面站軟件已應(yīng)用于兩型無人機(jī)項(xiàng)目的數(shù)次飛行試驗(yàn)中,實(shí)際應(yīng)用表明,無人機(jī)地面站軟件能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地發(fā)送遙控／任務(wù)指令并接收、顯示遙測數(shù)據(jù),可靠性高、通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)。對改進(jìn)的A-Star算法進(jìn)行了仿真測試,結(jié)果表明該算法不僅提高了航跡規(guī)劃效率,而且具有較強(qiáng)的尋優(yōu)能力及適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī)地面站 導(dǎo)航電子地圖 航跡規(guī)劃 威脅建模 A-star算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 本課題的研究背景與意義14-16
• 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 無人機(jī)地面站的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 航跡規(guī)劃的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文組織20-22
• 第2章 無人機(jī)地面站相關(guān)技術(shù)及航跡規(guī)劃概述22-31
• 2.1 無人機(jī)地面站系統(tǒng)理論概述22-23
• 2.2 導(dǎo)航電子地圖部分相關(guān)理論23-25
• 2.2.1 ArcGIS概述24
• 2.2.2 Dotspatial概述24-25
• 2.3 Windows消息機(jī)制介紹25-28
• 2.3.1 Windows消息機(jī)制25-27
• 2.3.2 定時(shí)器27-28
• 2.4 航跡規(guī)劃28-30
• 2.4.1 約束模型28-29
• 2.4.2 航跡規(guī)劃算法29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 地面站軟件總體框架及模塊設(shè)計(jì)31-53
• 3.1 地面站軟件框架設(shè)計(jì)31-35
• 3.1.1 地面站軟件組成31-34
• 3.1.2 地面站軟件結(jié)構(gòu)34-35
• 3.2 基于DotSpatial的導(dǎo)航電子地圖的實(shí)現(xiàn)35-38
• 3.2.1 導(dǎo)航電子地圖基本操作的實(shí)現(xiàn)35-36
• 3.2.2 航點(diǎn)定位功能36-38
• 3.3 基本功能模塊的實(shí)現(xiàn)38-44
• 3.3.1 用戶界面設(shè)計(jì)38-40
• 3.3.2 任務(wù)管理功能實(shí)現(xiàn)40-43
• 3.3.3 任務(wù)設(shè)備控制功能實(shí)現(xiàn)43-44
• 3.4 航點(diǎn)顯示與隱藏的實(shí)現(xiàn)44-47
• 3.5 航跡顯示的實(shí)現(xiàn)47-50
• 3.6 無人機(jī)地面站軟件測試50-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于改進(jìn)A-Star的航跡規(guī)劃算法53-64
• 4.1 概述及問題提出53
• 4.2 A-Star算法53-55
• 4.3 改進(jìn)的A-Star算法55-60
• 4.3.1 威脅建模與分析55-57
• 4.3.2 算法改進(jìn)57-60
• 4.4 仿真結(jié)果60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第5章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 工作總結(jié)64-65
• 5.2 研究展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 攻讀碩士期間主要的研究成果71

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