基于多无人机的多移动目标搜索技术研究

发布时间：2021-11-15 12:01

　　在无人机目标搜索任务中,单机载重受限、探测精度有限限制了无人机的应用。由于不同任务差异很大,无法利用环境信息,会阻碍无人机完成搜索任务。对于搜索任务,精确搜索目标和覆盖搜索存在矛盾。受限于传感器精度,精确搜索反复确认,导致搜索时间增多;覆盖搜索无法保证搜索的精度。本课题为解决这些问题,针对搜索任务中精确搜索和覆盖搜索在精度和时间两个维度上的矛盾,以多无人机多移动目标为搜索目标展开研究,构建了环境信息模型,帮助无人机了解环境,设计了多种无人机搜索策略来均衡这个矛盾。针对多无人机搜索问题,对环境进行合理建模。将搜索地图进行离散栅格化,并引入了对应的包括概率图更新模型、确定度更新模型来更新环境信息。针对搜索目标的移动性,设计一种荷尔蒙地图模型,引导无人机对必要的栅格单元进行回访,同时避免多架无人机对相同区域进行搜索,提高搜索效率。针对精确搜索的场景,建立了该场景下的数学模型。利用环境信息模型实现无人机与环境的交互,设计了多种搜索相关函数评估搜索决策,通过分布式模型预测控制模型求解无人机系统的决策信息,提出了一种混合粒子群算法对该模型进行求解。通过仿真证明了该策略的有效性,并将本策略和其他搜索... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

离散栅格地图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-8-将UAV抽象为一个点，UAV每次搜索一个离散栅格单元，下一个离散时刻，UAV共有9种运动方向，如图2-2所示。图2-2UAV搜索方向示意图2.3.3传感器平台模型UAV搜索完全依赖传感器得到环境中的各种信息，当然也包括最关键的目标信息。传感器有一个好的性能肯定会给UAV搜索带来很好的正面效果，同样的，一旦传感器比较差，搜索结果也不会很好。根据文献[43]，在思考联系了本文其他因素的模型后，建立如下模型：UAV单次扫描搜索能够掌控的区域的大小，通常用视场范围这个术语来示，如式（2-1）：r=2Htan(γ)[cosα+sinαtan(π/2αβ)](2-1)式中H——UAV飞行高度；这里，，，是UAV所在位置与扫描区域形成的各种角度，如图2-3所示。图2-3无人机传感器视场FOV探测图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-8-将UAV抽象为一个点，UAV每次搜索一个离散栅格单元，下一个离散时刻，UAV共有9种运动方向，如图2-2所示。图2-2UAV搜索方向示意图2.3.3传感器平台模型UAV搜索完全依赖传感器得到环境中的各种信息，当然也包括最关键的目标信息。传感器有一个好的性能肯定会给UAV搜索带来很好的正面效果，同样的，一旦传感器比较差，搜索结果也不会很好。根据文献[43]，在思考联系了本文其他因素的模型后，建立如下模型：UAV单次扫描搜索能够掌控的区域的大小，通常用视场范围这个术语来示，如式（2-1）：r=2Htan(γ)[cosα+sinαtan(π/2αβ)](2-1)式中H——UAV飞行高度；这里，，，是UAV所在位置与扫描区域形成的各种角度，如图2-3所示。图2-3无人机传感器视场FOV探测图

【参考文献】：
期刊论文
[1]不确定环境下多无人机协同区域搜索算法[J]. 符小卫,魏广伟,高晓光.  系统工程与电子技术. 2016(04)
[2]基于MTPM和DPM的多无人机协同广域目标搜索滚动时域决策[J]. 沈东,魏瑞轩,祁晓明,关旭宁.  自动化学报. 2014(07)
[3]多无人机协同搜索随机目标决策[J]. 轩永波,黄长强,吴文超,王勇,翁兴伟,李望西.  控制与决策. 2013(05)
[4]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞.  计算机应用研究. 2012(04)
[5]美军无人机的发展以及在亚太地区的空中部署[J]. 牛庆功.  科技资讯. 2011(18)
[6]用于文本分类的改进KNN算法[J]. 王煜,王正欧,白石.  中文信息学报. 2007(03)
[7]改进KNN算法在垃圾邮件过滤中的应用[J]. 张俊丽,张帆.  现代图书情报技术. 2007(04)
[8]旅行商问题算法研究综述[J]. 陈文兰,戴树贵.  滁州学院学报. 2006(03)
[9]基于搜索理论的多无人机协同控制方法研究[J]. 沈延航,周洲,祝小平.  西北工业大学学报. 2006(03)
[10]最优搜索理论及其应用[J]. 朱清新.  世界科技研究与发展. 2005(04)



本文编号：3496736