發(fā)布時間：2021-12-16 04:12

　　在偏遠復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境下,無人機能夠順利完成極度危險的高強度作業(yè)任務(wù),無人機已成為高空作業(yè)裝備發(fā)展的趨勢之一。無人機技術(shù)的研究直接影響著一個國家的航空工業(yè)的發(fā)展,對國家安全的保障至關(guān)重要。無人機航跡規(guī)劃技術(shù)是無人機作業(yè)導(dǎo)航技術(shù)的核心之一,本課題通過引入動態(tài)評價策略和模擬退火準則的方式優(yōu)化算法結(jié)構(gòu),提出了一種基于改進人工蜂群算法的無人機航跡規(guī)劃技術(shù)。首先,對無人機二維航跡規(guī)劃數(shù)學(xué)模型和人工蜂群算法進行分析,基于無人機自身硬件條件限制和無人機作業(yè)環(huán)境信息建立數(shù)學(xué)模型,對航跡產(chǎn)生方式進行改進,建立前后航跡點之間的關(guān)系,引入動態(tài)評價策略、模擬退火準則和復(fù)合形法優(yōu)化算法結(jié)構(gòu),對人工蜂群算法的全局開發(fā)性能和局部開發(fā)性能進行權(quán)衡,通過仿真實驗分析,本文所提算法對于給定二維空間環(huán)境的無人機航跡規(guī)劃較其他方法有更好的解算效果。提出一種滿足無人機在三維空間環(huán)境作業(yè)要求的航跡規(guī)劃數(shù)學(xué)模型,改進蜜源生成方式提高生成蜜源的可行性,引入動態(tài)選擇機制保證了優(yōu)化過程中蜂群的多樣性,引入模擬退火準則對新舊航跡進行接受判定,改進蜜源鄰域搜索方式,提高了航跡求解準確性和解算效果。通過仿真實驗分析,該算法對于給定三維空間環(huán)境的... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

飛行中的先進無人機隨著工程需求難度的不斷增加，很多高維度、非線性、多約束等復(fù)雜優(yōu)化

圖 1.2 無人機航跡規(guī)劃系統(tǒng)示意圖根據(jù)無人機航跡規(guī)劃技術(shù)的研究背景和意義，本文根據(jù)該領(lǐng)域研究中的一些重點難點問題進行研究，研究內(nèi)容主要為以下三方面：（1）無人機二維航跡規(guī)劃傳統(tǒng)蜂群算法在無人機二維航跡規(guī)劃問題尋優(yōu)過程中魯棒性、收斂速度和收斂精度不夠理想，數(shù)學(xué)模型建立不夠合理，導(dǎo)致航跡尋優(yōu)效率低下，無法充分發(fā)揮人工蜂群算法在快速解算復(fù)雜數(shù)學(xué)模型中凸顯的優(yōu)勢。（2）無人機三維航跡規(guī)劃無人機研究領(lǐng)域的專家對于無人機三維航跡規(guī)劃的研究相對不足，該問題數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方法較少，相關(guān)理論研究不夠完善，ABC 算法在無人機三維航跡規(guī)劃求解領(lǐng)域的應(yīng)用較少，探索一種高效的改進 ABC 算法和合理的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方式對該問題進行求解。（3）多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃研究過程中有些學(xué)者對數(shù)學(xué)模型過度簡化，未能將

算效率[52]。Fu Xiaowei 提出一種多無人機執(zhí)行任務(wù)過程中實時飛行路徑規(guī)劃算法，針對飛行過程遇到的突發(fā)威脅能迅速識別威脅的位置、威脅等級等信息，通過仿真分析該算法能夠?qū)崟r處理突發(fā)信息保證無人機協(xié)同順利完成規(guī)定任務(wù)[53]。Huang Hanqiao 提出了一種新型多無人機多任務(wù)編碼方式，通過所提出算法對多無人機進行航跡規(guī)劃，最終通過滑模變結(jié)構(gòu)控制方法對無人機姿態(tài)和速度進行跟蹤，通過仿真實驗證實了無人機跟蹤器的有效性[54]。潘長鵬針對多無人機同時到達目的地的協(xié)同任務(wù)執(zhí)行問題進行研究，通過采取分層處理法，引入?yún)f(xié)同計算函數(shù)對規(guī)劃方法進行完善[55]。鄧道靖通過將 GA 算法強大的交叉和變異操作作為新種群產(chǎn)生的主要方式，保留 PSO 算法的全局極值概念，提出并行遺傳粒子群算法，全局開發(fā)性能和局部開發(fā)性能得到良好的權(quán)衡[56]。很多學(xué)者也采用遺傳算法[57]、粒子群算法[58]、A*算法[59]等對多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃問題進行求解。通過分析國內(nèi)外學(xué)者對于多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃的研究狀況，群體智能優(yōu)化算法在多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用[60]。無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方式相對簡單，將任務(wù)執(zhí)行時間序列考慮在內(nèi)的研究較少。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于改進人工蜂群算法的無人機三維航跡規(guī)劃[J]. 王慶海,姚冬艷,劉廣瑞.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2018(03)
[2]多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃[J]. 夏令儒,孫首群.  電子科技. 2018(01)
[3]基于改進人工蜂群算法的無人機航跡規(guī)劃研究[J]. 王慶海,劉廣瑞,郭珂甫.  機床與液壓. 2017(21)
[4]基于改進人工蜂群算法的多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃[J]. 劉廣瑞,王慶海,姚冬艷.  鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2018(03)
[5]基于并行GAPSO算法的多無人機協(xié)同任務(wù)規(guī)劃[J]. 鄧道靖,馬云紅,龔潔,介婧.  電光與控制. 2016(11)
[6]四旋翼無人機三維航跡規(guī)劃及跟蹤控制[J]. 方旭,劉金琨.  控制理論與應(yīng)用. 2015(08)
[7]具有時間約束的多無人機協(xié)同航跡控制研究[J]. 張曉敏,馬培蓓,紀軍,朱良明.  電光與控制. 2015(09)
[8]基于動態(tài)評價選擇策略的改進人工蜂群算法[J]. 徐向平,魯海燕,程畢蕓.  計算機應(yīng)用. 2015(07)
[9]改進人工蜂群算法的無人機航跡規(guī)劃研究[J]. 徐流沙,吳梅,袁志敏.  火力與指揮控制. 2015(01)
[10]基于改進人工蜂群算法的無人機實時航跡規(guī)劃[J]. 張洛兵,徐流沙,吳梅.  飛行力學(xué). 2015(01)

博士論文
[1]多無人機系統(tǒng)的協(xié)同目標分配和航跡規(guī)劃方法研究[D]. 趙明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于智能優(yōu)化算法的無人機航跡規(guī)劃若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 胡中華.南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于群體智能算法的無人機航跡規(guī)劃研究[D]. 趙毓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]無人機航跡規(guī)劃與導(dǎo)航的方法研究及實現(xiàn)[D]. 鄭家良.電子科技大學(xué) 2012
[3]空間矢量數(shù)據(jù)的疊置算法研究[D]. 王艷麗.河南大學(xué) 2010
[4]智能優(yōu)化算法及應(yīng)用的研究[D]. 韋苗苗.山東大學(xué) 2006



本文編號：3537458