【摘要】：無人系統(tǒng)以其“零傷亡”的優(yōu)勢和高度智能化的特點越來越受到人們的關注,而自主導航作為無人系統(tǒng)的一個重要研究領域也逐漸成為研究熱點。無人系統(tǒng)的自主導航首要前提是沒有人參與回路中,因此其自主決策的能力至關重要。并且無人系統(tǒng)工作的環(huán)境復雜多變,戰(zhàn)時情況下更是受到很多干擾,這對無人系統(tǒng)的定位和導航的精度和穩(wěn)定性提出了很高的要求。為此,本文結合無人系統(tǒng)的特點,依據(jù)“感知-決策-行動”流程為無人系統(tǒng)設計了一套完整的自主導航策略,為實現(xiàn)無人系統(tǒng)的自主導航提供理論依據(jù)。首先針對無人系統(tǒng)無人化的特點和復雜多變的工作環(huán)境,構建了基于專家系統(tǒng)的自主決策體系,該體系包括可變自主性模塊、信息獲取模塊和專家系統(tǒng)模塊,同時提出了自主性評價方案和標準,為無人系統(tǒng)的自主導航提供頂層決策。然后對無人系統(tǒng)的定位信息進行研究,定位信息包括姿態(tài)信息、速度和位置信息。針對傳統(tǒng)的姿態(tài)解算中存在的模型誤差和慣導誤差,引入了Elman神經(jīng)網(wǎng)絡輔助,提出了基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡的姿態(tài)解算算法,有效地提高了姿態(tài)解算精度和自適應性。針對復雜環(huán)境下導航傳感器容易出現(xiàn)故障導致導航結果精度下降的問題,以及單一導航源無法為復雜環(huán)境中的無人系統(tǒng)提供高精度的位置和速度信息的問題,提出了基于one-class SVM故障檢測算法的INS/GPS/SAR/TAN多源容錯組合導航,有效地提高了無人系統(tǒng)定位信息的精度和穩(wěn)定性。接下來在定位信息的基礎上對無人系統(tǒng)自主導航的導航行為進行研究,主要分為路徑規(guī)劃和避障兩個行為。針對無人系統(tǒng)所處環(huán)境復雜隨機性強的特點,選用了復雜度較低、實時性較強的PRM算法作為自主導航路徑規(guī)劃算法,并使用Bug2算法實現(xiàn)避障。最后對整個無人系統(tǒng)的自主導航進行仿真驗證。采用Unity3D作為驗證工具,將提出的決策邏輯和定位算法、避障策略等融入仿真環(huán)境中,并模擬真實環(huán)境搭建3D環(huán)境,根據(jù)無人系統(tǒng)在執(zhí)行導航任務中可能遇到的情況設定多種場景進行驗證,依據(jù)不同場景下的自主導航行為通過提出的自主性評價標準評價其自主性。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN96;E91

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本文編號：2782212