本文關鍵詞：基于超差信息的局部實時航跡規(guī)劃方法研究

  更多相關文章： 無人飛行器 局部實時航跡規(guī)劃 任務鏈 超差 有向圓

【摘要】：無人飛行器在飛行過程中準確可靠地沿預定軌跡自動導航飛行,是其完成預定任務鏈的必要條件。但在實際飛行過程中,由于某種原因可能導致機上導航系統(tǒng)導航失敗、錯誤或者需緊急執(zhí)行其它任務導致預定的任務鏈產(chǎn)生變化,使預定的任務鏈難以完成,這種事件稱作超差事件,對應的事件信息稱為超差信息。為了減少因超差而使得預定任務鏈無法順利執(zhí)行所帶來的影響,除了提高飛行器導航系統(tǒng)本身的可靠性以外,對超差信息的準確及時監(jiān)測并快速處理非常重要。本文即對這一問題展開研究。本文首先介紹超差概念及其產(chǎn)生的原因,分析了超差對飛行器執(zhí)行任務的影響,并詳細分析了幾類典型超差的處理方案。同時,由于超差的處理需用到局部實時航跡規(guī)劃方法,因此本文接著分析了局部實時航跡規(guī)劃問題模型,并討論了幾種算法在本問題模型中的適用性。在此基礎上,指出了以遺傳算法為代表的傳統(tǒng)算法在處理基于超差的局部實時航跡規(guī)劃時的局限性,分析了局限性產(chǎn)生的具體原因,并通過實驗進行了驗證,為進一步克服算法缺陷指明方向。針對遺傳算法在航跡規(guī)劃時,由于無法往回規(guī)劃以及對前向機動距離要求較高等而造成規(guī)劃困難的問題,提出了結合有向圓理論的局部實時航跡規(guī)劃方法。當規(guī)劃起始點與終止點方向相差太大時,利用有向圓與飛行器連續(xù)轉彎時飛行軌跡的相似性,在航跡規(guī)劃的起始點和終止點附近分別加上一段轉彎弧段,使中間規(guī)劃段的起始點、終止點方向與兩者連線方向一致,從而避免算法往回規(guī)劃。當航跡規(guī)劃的起始點和終止點相距過近時,在距離起始點、終止點均較遠處增加一個中間點,引導算法通過繞彎的方式增大飛行器前向機動距離。實驗證明,該方法在遇到往回規(guī)劃和前向機動距離不足時可以實現(xiàn)較高的規(guī)劃成功率。本文提出的規(guī)劃方法可以很好地克服以遺傳算法為代表的傳統(tǒng)算法在進行局部實時航跡規(guī)劃時的局限性,并可以快速合理地處理幾類典型超差。實驗結果表明了該方法的正確性和有效性。
【關鍵詞】：無人飛行器 局部實時航跡規(guī)劃 任務鏈 超差 有向圓
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究內(nèi)容與文章結構14-16
• 2 飛行超差問題及其處理分析16-29
• 2.1 超差問題及其分類描述16-20
• 2.2 典型超差處理場景分析20-24
• 2.3 速度調(diào)整方法24-27
• 2.4 航跡調(diào)整方法27-28
• 2.5 本章小結28-29
• 3 局部實時航跡規(guī)劃模型與算法分析29-46
• 3.1 局部實時航跡規(guī)劃問題概述29-33
• 3.2 常用航跡規(guī)劃算法介紹33-36
• 3.3 算法在處理超差時局限性分析36-42
• 3.4 算法局限性實驗與分析42-45
• 3.5 本章小結45-46
• 4 有向圓及其在航跡表示中的應用46-59
• 4.1 有向圓及其相關概念46-50
• 4.2 利用有向圓近似表示連續(xù)轉彎軌跡50-54
• 4.3 有向圓表示飛行軌跡時的誤差分析54-58
• 4.4 本章小結58-59
• 5 結合有向圓的局部實時航跡規(guī)劃59-71
• 5.1 結合有向圓的局部實時規(guī)劃算法設計59-63
• 5.2 結合有向圓的局部實時規(guī)劃算法流程63-67
• 5.3 航跡調(diào)整實驗與分析67-69
• 5.4 典型超差處理實驗與分析69
• 5.5 本章小結69-71
• 6 總結與展望71-73
• 6.1 本文所做的研究工作71-72
• 6.2 進一步研究展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-79
• 附錄 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文79

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