隨著各國軍事航空技術(shù)的快速發(fā)展,無人機(jī)偵察作戰(zhàn)等先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到現(xiàn)代科技戰(zhàn)爭中,針對單無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃的研究逐漸成熟。面對如今科技戰(zhàn)爭日趨復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境,單無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)中不具備應(yīng)對各種突發(fā)事件的能力。因此,多無人機(jī)偵察和作戰(zhàn)任務(wù)將成為未來無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要方向,多無人機(jī)協(xié)同任務(wù)逐漸成為各個軍事強(qiáng)國研究的重點(diǎn)。目前針對單架無人機(jī)航跡規(guī)劃內(nèi)容較多,對多無人機(jī)航跡規(guī)劃的研究處于起步階段。本文將以多無人機(jī)協(xié)作執(zhí)行任務(wù)為背景,針對多架無人機(jī)單個任務(wù)目標(biāo)研究多無人機(jī)協(xié)同航跡規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容。首先,本文在三維模擬的環(huán)境中對于無人機(jī)的航跡規(guī)劃優(yōu)化搜索算法的應(yīng)用進(jìn)行了研究。粒子群優(yōu)化算法作為一種智能仿生優(yōu)化算法,其主要的優(yōu)點(diǎn)包括算法的結(jié)構(gòu)清晰,參數(shù)較少以及全局優(yōu)化搜索的速度較快。同時也存在著全局優(yōu)化探索的能力不強(qiáng),局部優(yōu)化搜索的精度較低等一些問題。針對粒子群優(yōu)化算法存在的缺陷,本文進(jìn)一步提出了基于雞群分組更新策略改進(jìn)粒子群算法,通過直接引入子群體分組進(jìn)行粒子更新的策略,將所有個體按照初始適應(yīng)度進(jìn)行分組,并最終篩選出分組內(nèi)適應(yīng)度最優(yōu)的粒子用于直接引導(dǎo)所在分組內(nèi)其他粒子進(jìn)行局部的搜索。通過對每個粒子分組探... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

我國研發(fā)的軍民兩用翼龍無人機(jī)Figure1-1Military-CivilianWingLoongUAVdevelopedbyChina隨著我國低空無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單一無人機(jī)在各種場景中的應(yīng)用逐漸受到

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文82無人機(jī)航跡規(guī)劃模型分析2AnalysisofUAVPathPlanningModel2.1引言(Introduction)無人機(jī)航跡規(guī)劃的主要任務(wù)是在地形環(huán)境約束、無人機(jī)機(jī)動性能約束以及其他眾多威脅約束的條件下，從起始地到任務(wù)目標(biāo)之間規(guī)劃出一條航跡代價最優(yōu)的路徑[50-52]。通常情況下最優(yōu)航跡是指能有效躲避外在威脅的最短路徑。本章根據(jù)無人機(jī)在真實(shí)環(huán)境中的飛行情況，對無人機(jī)進(jìn)行三維建模。飛行環(huán)境是無人機(jī)航跡路線規(guī)劃的前提，無人機(jī)機(jī)動性能約束主要包含最大航跡距離、最小直飛距離、最低飛行高度以及最大攻角等約束。外在威脅主要包含雷達(dá)探測、防空設(shè)施以及禁飛區(qū)等約束。最后，綜合以上航行代價和威脅約束，設(shè)計(jì)出無人機(jī)航跡代價評價模型。本章研究內(nèi)容為后續(xù)研究內(nèi)容做好相關(guān)理論依據(jù)。2.2無人機(jī)機(jī)動性能約束模型(UAVFlexibilityConstraintModel)無人機(jī)航跡規(guī)劃不同于簡單的二維平面路徑規(guī)劃，由于無人機(jī)機(jī)動性的影響，在進(jìn)行無人機(jī)航線規(guī)劃時，要考慮無人機(jī)的各種飛行情況。除了其他路徑規(guī)劃設(shè)備要考慮能耗等問題之外，本節(jié)還將討論有關(guān)無人機(jī)特有的幾個航跡規(guī)劃中的約束問題。2.2.1最大航跡約束無人機(jī)可飛行的最大航跡要受到機(jī)載燃料的限制，雖然目前無人機(jī)空中加油技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但由于無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的時效特性，空中加油對緊急任務(wù)不切實(shí)際，每次執(zhí)行任務(wù)的最大航程就受到了限制。因此，設(shè)無人機(jī)的最大航跡為maxL,無人機(jī)航跡如下圖所示：圖2-1無人機(jī)航跡示意圖Figure2-1UAVPathDiagram其中，iL表示第i段飛行航跡的長度，L為航跡總長度，航跡總長L要滿足條件如下所示：11max,niiLLLL（2-1）

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文102.3地形和無人機(jī)威脅約束模型(TerrainandUAVThreatConstraintModel)當(dāng)無人機(jī)在無障礙的空間進(jìn)行航跡規(guī)劃時，只需獲取目標(biāo)位置即可規(guī)劃出最短航跡。但無人機(jī)實(shí)際的飛行環(huán)境較為復(fù)雜多樣，存在各種威脅因素影響航跡規(guī)劃的質(zhì)量和代價。本文主要模擬在山地以及其他威脅約束的條件下，對無人機(jī)的航跡進(jìn)行合理地規(guī)劃。本節(jié)主要介紹三維地形環(huán)境的建模以及其他外部威脅約束問題。2.3.1三維地形建模本文使用山峰模型[53]對無人機(jī)三維環(huán)境進(jìn)行建模，三維環(huán)境模型可以清晰地辨別無人機(jī)規(guī)劃的航跡與山體之間的位置關(guān)系[54-56]。三維環(huán)境地形的數(shù)學(xué)公式表達(dá)如下所示：isiisiiiyxyxyxhyxz22exp,（2-6）其中，i表示第座山體，ih為第i座山峰的位置高度，ix，iy分別代表第i座山峰的中心位置在x軸和y軸的坐標(biāo)，six和siy分別為第i座山峰控制山體坡度的參數(shù)。坡度值的設(shè)定直接影響山體對無人機(jī)威脅的效果。當(dāng)山體坡度值較大時，實(shí)際山體的坡度較小，使得多個山體之間距離較近不利于規(guī)劃航跡。當(dāng)山體坡度值較小時，實(shí)際山體的坡度較大，不利于對無人機(jī)飛行起到障礙作用。yxz,為整個三維環(huán)境區(qū)域大小設(shè)定的二維矩陣，為三維地形中每個點(diǎn)投影到二維平面中的坐標(biāo)，yxz,是指三維地形中每個點(diǎn)的具yx,體高度。本文在3150100kmkmkm的范圍內(nèi)建立三維地形圖，其中由兩座主要山峰以及其構(gòu)成的山谷所組成，后續(xù)的威脅區(qū)域建模也在此三維地形圖的基礎(chǔ)上建立。三維地形圖如下所示：圖2-2原始地形圖Figure2-2OriginalTerrainMap

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碩士論文
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本文編號：2902255