本文關(guān)鍵詞：無人機快速三維航跡規(guī)劃算法的研究

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【摘要】：近幾年,國內(nèi)無人機發(fā)展迅速,無人機以其成本低廉,生存能力強、使用方便和無人員傷亡等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用,而要實現(xiàn)自主飛行,航跡規(guī)劃算法扮演著舉足輕重的作用。本文主要對航跡規(guī)劃算法進行了研究,旨在提高無人機飛行的生存能力和執(zhí)行任務(wù)能力。在空間地形建模方面,本文選擇了一種通過對初始數(shù)據(jù)插值的方法構(gòu)建三維地形,采用這種方法能夠有效的進行數(shù)據(jù)更新,更好地滿足實時性需求,且在實際應(yīng)用中,更具有實際應(yīng)用價值。另外,本文對目前比較成熟的航跡規(guī)劃算法進行分類介紹,分別從優(yōu)缺點和適用范圍等方面對這些算法進行了分析,為后文所選用的算法做了準備工作。在航跡約束問題上,本文就無人機飛行的自身約束和空間環(huán)境不可避免的威脅問題進行了分析,對無人機飛行必須考慮的飛行高度、俯仰角、最大航程等約束條件建立了相應(yīng)的數(shù)學模型,接著對無人機飛行環(huán)境中常出現(xiàn)的威脅進行了介紹,并建立了相應(yīng)的數(shù)學模型。航跡規(guī)劃主要分為靜態(tài)規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃兩方面,在靜態(tài)規(guī)劃方面本文選擇了具有全局最優(yōu)特點的稀疏A*算法,也稱為SAS算法。這個算法將約束條件融入航跡規(guī)劃中,減少了無用節(jié)點搜索數(shù)目。在動態(tài)航跡規(guī)劃方面,本文采用了分層策略的方法進行規(guī)劃。首先在改進的人工勢場算法中引入啟發(fā)函數(shù)進行預規(guī)劃,然后計算各個航跡點的曲率,取其峰值點作為引導點,最后,根據(jù)引導點采用SAS算法分段規(guī)劃。這樣既能避免航跡的隨機性,能夠在航跡距離上貼近最優(yōu)航跡,又能節(jié)省算法航跡搜索的時間。本文針對各種規(guī)劃算法進行了仿真驗證,實驗驗證了分層策略方法進行的航跡規(guī)劃的正確性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：無人機 A*算法 人工勢場算法 分層策略 啟發(fā)函數(shù)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V279
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本文編號：907121