本文關(guān)鍵詞：多飛行器編隊(duì)三維避障算法研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展,對(duì)多飛行器協(xié)同作戰(zhàn)的要求戰(zhàn)越來越高。在包含編隊(duì)隊(duì)形控制和避障控制的多飛行器編隊(duì)協(xié)同控制方法中,人工勢(shì)能場(chǎng)法是一種常用方法,具有高實(shí)時(shí)性和對(duì)突發(fā)威脅的突防能力強(qiáng)等特點(diǎn),當(dāng)也存在局部困擾現(xiàn)象導(dǎo)致飛行器無法避開障礙物且無編隊(duì)隊(duì)形保持能力、存在零勢(shì)能點(diǎn)導(dǎo)致飛行器停止移動(dòng)等不足。本文針對(duì)多飛行器編隊(duì)避障問題,對(duì)現(xiàn)有人工勢(shì)能場(chǎng)法進(jìn)行改進(jìn),提出了矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法,建立了相關(guān)模型并進(jìn)行仿真,主要研究工作包括以下幾方面內(nèi)容:1.在對(duì)多飛行器編隊(duì)避障問題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上,將飛行器歸為一類智能體,分析了解決多智能體編隊(duì)避障問題的人工勢(shì)能場(chǎng)法,對(duì)現(xiàn)有人工勢(shì)能場(chǎng)法進(jìn)行改進(jìn),提出了矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法,該算法同時(shí)考慮了多智能體編隊(duì)避障和編隊(duì)隊(duì)形控制問題,通過在合力中加入回環(huán)力與多飛行器之間作用力,由合力實(shí)時(shí)地確定加速度以不斷更新飛行器的速度以及采用矢量表示合力、加速度和速度;且該方法考慮了編隊(duì)隊(duì)形控制問題。2.在多智能體編隊(duì)避障問題的研究中,建立了新的障礙物模型、智能體模型、目標(biāo)模型、編隊(duì)模型和合力模型,改進(jìn)了多智能體的避障方式。所建模型均含有二維和三維模型;智能體的避障方式從二維拓展到三維。采用復(fù)雜形狀障礙物設(shè)計(jì)了布滿復(fù)雜障礙物的運(yùn)行環(huán)境,并歸納了矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法的算法步驟。3.采用飛行器作為實(shí)例進(jìn)行數(shù)值仿真,分別在布滿簡(jiǎn)單和復(fù)雜障礙物的環(huán)境中進(jìn)行單個(gè)飛行器和多飛行器編隊(duì)的避障數(shù)值仿真,且分別在二維和三維空間中進(jìn)行數(shù)值仿真。從飛行器二維和三維避障的數(shù)值仿真結(jié)果看,所有飛行器都通過障礙物區(qū)域,且最終維持了編隊(duì)隊(duì)形,此數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法應(yīng)用在解決多飛行器編隊(duì)避障問題中的可行性和有效性。4.為增強(qiáng)三維避障算法的可視化效果,搭建了基于Microsoft Visual Studio 2010、MATLAB 2010和XNA 4.0的三維視景仿真平臺(tái),并展示了飛行器在該平臺(tái)上的三維避障效果。
【關(guān)鍵詞】：多飛行器編隊(duì) 多智能體編隊(duì) 矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法 避障問題 回環(huán)力
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-15
• 第1章 緒論15-22
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排21-22
• 第2章 人工勢(shì)能場(chǎng)法的分析22-25
• 2.1 人工勢(shì)能場(chǎng)法22-23
• 2.2 人工勢(shì)能場(chǎng)法的算法步驟23
• 2.3 人工勢(shì)能場(chǎng)法的優(yōu)缺點(diǎn)23-24
• 2.3.1 人工勢(shì)能場(chǎng)法的優(yōu)點(diǎn)23-24
• 2.3.2 人工勢(shì)能場(chǎng)法的缺點(diǎn)24
• 2.4 小結(jié)24-25
• 第3章 矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法25-47
• 3.1 矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法的提出25-26
• 3.2 二維矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法26-35
• 3.2.1 二維智能體、障礙物和目標(biāo)模型26-28
• 3.2.2 二維合力模型28-33
• 3.2.3 智能體二維避障方式33-35
• 3.3 三維矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法35-45
• 3.3.1 三維智能體、障礙物和目標(biāo)模型35-37
• 3.3.2 三維合力模型37-43
• 3.3.3 智能體三維避障方式43-45
• 3.4 矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法的算法步驟與創(chuàng)新之處45-46
• 3.4.1 矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法的算法步驟45-46
• 3.4.2 矢量人工勢(shì)能場(chǎng)法的創(chuàng)新之處46
• 3.5 小結(jié)46-47
• 第4章 單個(gè)飛行器的避障問題仿真研究47-58
• 4.1 硬件環(huán)境與仿真方法47
• 4.2 二維點(diǎn)狀障礙物避障仿真47-49
• 4.2.1 仿真環(huán)境47-48
• 4.2.2 仿真數(shù)據(jù)48
• 4.2.3 仿真結(jié)果48-49
• 4.3 二維任意形狀障礙物避障仿真49-51
• 4.3.1 仿真環(huán)境49-50
• 4.3.2 仿真數(shù)據(jù)50-51
• 4.3.3 仿真結(jié)果51
• 4.4 三維點(diǎn)狀障礙物避障仿真51-54
• 4.4.1 仿真環(huán)境51-52
• 4.4.2 仿真數(shù)據(jù)52-53
• 4.4.3 仿真結(jié)果53-54
• 4.5 三維任意形狀障礙物避障仿真54-57
• 4.5.1 仿真環(huán)境54-56
• 4.5.2 仿真數(shù)據(jù)56
• 4.5.3 仿真結(jié)果56-57
• 4.6 小結(jié)57-58
• 第5章 多飛行器編隊(duì)的避障問題仿真研究58-65
• 5.1 二維點(diǎn)狀障礙物避障仿真58-59
• 5.1.1 仿真數(shù)據(jù)58
• 5.1.2 仿真結(jié)果58-59
• 5.2 二維任意形狀障礙物避障仿真59-60
• 5.2.1 仿真數(shù)據(jù)59-60
• 5.2.2 仿真結(jié)果60
• 5.3 三維點(diǎn)狀障礙物避障仿真60-62
• 5.3.1 仿真數(shù)據(jù)61
• 5.3.2 仿真結(jié)果61-62
• 5.4 三維任意形狀障礙物避障仿真62-63
• 5.4.1 仿真數(shù)據(jù)62
• 5.4.2 仿真結(jié)果62-63
• 5.5 三維視景平臺(tái)的建立63-64
• 5.6 小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明72-75
• 致謝75-77
• 附錄77-88
• 附錄 177-78
• 附錄 278-79
• 附錄 379-80
• 附錄 480-81
• 附錄 581-82
• 附錄 682-84
• 附錄 784-86
• 附錄 886-88

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 耶曉東;;簡(jiǎn)易避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J];儀器儀表用戶;2009年01期

2 曹瑞青;張莉;;;圖書自動(dòng)小車避障功能的設(shè)計(jì)[J];裝備制造技術(shù);2009年07期

3 pvcbot;;避障小車[J];電子制作;2011年07期

4 劉天軍;毛建秋;支波浩;武謙;朱達(dá)杰;段俊杰;;基于“慧魚”創(chuàng)意組合模型的避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作[J];常州工學(xué)院學(xué)報(bào);2012年02期

5 吳樹和;最大避障圓問題的提出與初探[J];海軍工程學(xué)院學(xué)報(bào);1996年04期

6 吳樹和;求最大避障圓的一種新算法[J];海軍工程學(xué)院學(xué)報(bào);1998年03期

7 田國(guó)會(huì);王家超;段朋;;病房巡視機(jī)器人復(fù)雜環(huán)境下的避障技術(shù)研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年S1期

8 馬宏偉;王川偉;;煤礦救援探測(cè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向及避障機(jī)理研究[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2014年04期

9 王崇;;汽車智能避障方法仿真研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2014年06期

10 楊波,張振龍;壁面清洗恒壓和避障功能的研究[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2000年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 王世軍;韓立偉;楊宏斌;王力;;基于雷達(dá)的無人車路徑規(guī)劃與避障研究[A];2013第一屆中國(guó)指揮控制大會(huì)論文集[C];2013年

2 丁銳;喻俊志;楊清海;譚民;;基于紅外傳感器的兩棲機(jī)器人智能避障控制[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第七分冊(cè)）[南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)（增刊）][C];2009年

3 徐紅麗;封錫盛;;基于事件反饋監(jiān)控的AUV模糊避障方法研究[A];2007'儀表，自動(dòng)化及先進(jìn)集成技術(shù)大會(huì)論文集（二）[C];2007年

4 吳倚龍;韋洋;郝衛(wèi)東;;移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航和避障系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)[A];2004全國(guó)光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)、2005全國(guó)光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)、廣西光學(xué)學(xué)會(huì)成立20周年年會(huì)論文集[C];2005年

5 王軍;鐘志軍;黃心漢;;兩輪小車避障控制的仿真研究[A];1996中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

6 呂春峰;朱建平;;Dijkstra算法在移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃和避障中的應(yīng)用[A];全國(guó)煉鋼連鑄過程自動(dòng)化技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

7 張淼;汪懋華;林建涵;姚嵐;;移動(dòng)機(jī)器人超聲波測(cè)距與避障系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[A];農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——2005年中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第一分冊(cè)[C];2005年

8 劉征宇;夏海;畢翔;張利;;嵌入式技術(shù)在多功能小車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展——全國(guó)第17屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 記者 胡加齊;墨西哥發(fā)明盲人電子避障裝置[N];新華每日電訊;2000年

2 本報(bào)記者 柳艷芳;讓學(xué)生感受創(chuàng)造的魅力[N];天津教育報(bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 姚玉峰;8自由度輪式移動(dòng)操作機(jī)避障能力及其運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 姚立健;茄子收獲機(jī)器人視覺系統(tǒng)和機(jī)械臂避障規(guī)劃研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

3 戴光明;避障路徑規(guī)劃的算法研究[D];華中科技大學(xué);2004年

4 范紅;智能機(jī)器人路徑規(guī)劃及避障的研究[D];浙江大學(xué);2003年

5 李壽濤;基于行為的智能體避障控制以及動(dòng)態(tài)協(xié)作方法研究[D];吉林大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 雷遠(yuǎn)春;未知環(huán)境下多智能體協(xié)作避障方法的研究[D];寧夏大學(xué);2015年

2 劉宗來;離子型稀土礦掘進(jìn)選礦一體機(jī)掘進(jìn)路徑設(shè)計(jì)及避障研究[D];江西理工大學(xué);2015年

3 張煜;基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的無人車避障導(dǎo)航研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

4 殷林飛;多飛行器編隊(duì)三維避障算法研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

5 孫蘭蘭;自主避障系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2007年

6 吳軒;智能橋梁檢測(cè)車工作臂定位與避障控制的研究[D];湖南大學(xué);2011年

7 胡鳳娟;動(dòng)態(tài)環(huán)境下多船編隊(duì)及避障研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

8 占日新;基于模糊控制的星球探測(cè)器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)避障研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

9 邱廣萍;移動(dòng)機(jī)器視覺定位導(dǎo)航和自主避障系統(tǒng)的研究[D];華南理工大學(xué);2011年

10 邊鵬飛;基于行為的移動(dòng)機(jī)器人智能避障系統(tǒng)研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

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