分布式多无人机区域搜索算法研究

发布时间：2024-12-21 01:05

　　随着无人机技术的日益增长与完善,无人机以其廉价和灵活的特点使得越来越受人们的关注。在军事领域,救灾现场,智能交通,环境监控等场景下都相继出现了无人机的身影。在未知环境中,通过派遣无人机代替有人侦察机执行任务,不仅能够避免不必要的人员伤亡,同时,也能有效降低费用开销。在受灾现场执行目标搜救的任务中,无人机面对的是一个复杂的搜索场景。在这样场景中,具有区域范围大,待搜救的目标分布具有不确定的特点。由于无人机自身的续航能力和探测精度的限制,单架无人机往往难以应对这样场景下的任务需求。采用多无人机协作系统,能够有效提升无人机对复杂任务的适应能力。目前多无人机协作方式主要有集中式和分布式两种。常见的集中式模型有长机-僚机协作模型,对于这样的模型,在实际任务中容易受到不确定因素的影响,一旦长机遭到破坏,则整个团队也会因此而失效。对于分布式协同模型来说,即使是团队中某一成员受到破坏,也不会对团队整体造成致命性的打击,其鲁棒性相比要优于集中式模型。本文针对未知的搜索场景,通过分析传感器的探测模型,采用了目标概率地图描述了目标的位置分布信息,并设计了一个分布式多无人机协作系统框架。在这个系统框架中,主要包...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1传感器探测模型

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-2.2.1传感器分析无人机对区域内目标进行搜索，其本质是无人机通过传感器对区域内目标进行探测，传感器的性能优劣，直接影响了无人机搜索效果的好坏。通过分析传感器模型，可以建立无人机探测范围和探测精度的关系，基于探测精度，建立无人机对未知环境下目标....

图2-2地图栅格化处理

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-虚警概率fP，描述了无人机错误检测到区域内存在目标。由传感器的探测模型可知，在一定距离范围内，传感器的精度主要取决于图像算法的精度，随着距离增加，检测精度也会随着下降。根据论文[45]推导，传感器的探测模型可以简化如式(2-3)所示：minm....

图2-3目标概率地图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-11-(2)概率地图初始化在控制中心派遣无人机执行任务之前，对任务环境需要有一定的先验信息。一般的，这些先验信息并不十分准确，并且可能严重过时。比如，在一个地震的受灾搜救现场，控制中心可能知道山区里面大概有多少村落，每个村落人员大致数量，而事实上，....

图2-4多无人机集群-环境模型框架

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-13-每一时刻根据概率地图信息做出行动的决策，借助传感器获得新的环境信息。根据获得的信息熵作为奖励反馈给无人机，从而，促使无人机对接下来的行动做出调整，以获得更大的价值回报。本文采用的是分布式搜索，多机协同决策的方式执行搜索任务。即任务初期，控制中....

本文编号：4018148