低空空域下多无人机无冲突路径规划研究
发布时间：2020-12-08 13:59
现代科学技术的日新月异,带来无人机行业的蓬勃发展,对现有低空空域格局提出了巨大挑战,在一定空域下对无人机进行合理可行的路径规划,是缓解低空空域紧张的必要手段之一。如何确保无人机在低空空域下规划一条无冲突、综合代价最小的路径,以及研究多架无人机在面临冲突风险时的路径优化策略,对于提高低空空域的运营安全和无人机的作业效率具有重要意义,本文正是对这一问题展开以下研究:首先,对无人机所在的低空空域进行研究,通过分析影响低空空域复杂度的简化指标,采用改进Voronoi图方法对低空空域进行划分并优化,形成复杂度均衡的无人机作业管理单元。接着根据外部环境约束建立基础山峰威胁模型和电磁干扰威胁模型,通过将其叠加形成模拟规划空间,并构建满足无人机自身性能约束的数学模型。同时定义了一种路径综合代价函数,用基于模糊推理的方法确定综合代价函数权重系数,给出算例验证了该方法的可行性。然后,针对无人机在密集障碍物环境下的路径规划问题,提出一种改进B-RRT*算法。通过研究相关算法基本流程,在其生成节点方式上进行改进。把无人机性能约束与双向快速扩展随机树节点扩展过程相结合,采用把采样点的生成方向限制在后向扇形区域和...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基础山峰威胁模拟图
南京航空航天大学硕士学位论文间环境下，形成以O 点 0 0 0x , y ,z 为圆心，以dR 为威胁干扰半径的 2 2 220 0 0, , |d x y z x x y y z z R2-13），可得到电磁干扰威胁数学模型 2 220 0 0,d dZ x y R x x y y z内生成的电磁干扰威胁模拟地形如图 2.6 所示：
0 0 0d d间内生成的电磁干扰威胁模拟地形如图 2.6 所示：图 2.6 电磁干扰威胁模拟图通过对上述外界环境约束即两种威胁模型的分析，将其作用范围叠加到新的规划空间，最终建立基于外部环境约束的规划空间模拟图如图 2.7
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进RRT算法陷阱空间下的无人机航迹规划[J]. 刘华伟,张帅,赵搏欣,赵晓林. 计算机工程与应用. 2018(08)
[2]基于MB-RRT*的无人机航迹规划算法研究[J]. 陈晋音,施晋,杜文耀,吴洋洋. 计算机科学. 2017(08)
[3]基于改进RRT算法的无人机航迹规划[J]. 尹高扬,周绍磊,吴青坡. 电子学报. 2017(07)
[4]基于改进A~*算法的无人机航迹规划[J]. 张帅,李学仁,张鹏,李博. 飞行力学. 2016(03)
[5]基于新的几何算法的多无人机多威胁航迹规划[J]. 赵均伟,孙吉良,孙伟奇. 弹箭与制导学报. 2015(03)
[6]一种利用改进A*算法的无人机航迹规划[J]. 占伟伟,王伟,陈能成,王超. 武汉大学学报(信息科学版). 2015(03)
[7]应用于六旋翼飞行器航迹规划的改进Voronoi算法[J]. 刘濂,刘佩林. 信息技术. 2014(11)
[8]基于复杂度加权的Voronoi图扇区边界划分研究[J]. 王莉莉,胡婧,高峥. 中国民航大学学报. 2014(03)
[9]基于加权Voronoi图的扇区优化研究[J]. 张炳祥. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2013(03)
[10]基于Voronoi图和量子遗传算法的飞行器航迹规划方法[J]. 何兵,刘刚,闫建峥,黄宁. 电光与控制. 2013(01)
博士论文
[1]低空复杂环境下小型无人机的在线航迹规划算法研究[D]. 温乃峰.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于狭窄通道识别的机器人路径规划研究[D]. 钟建冬.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]具有方向约束的无人机动态航迹规划研究[D]. 周璐.南昌航空大学 2018
[2]基于高斯伪谱法的智能车局部路径规划研究[D]. 郭泉成.华南理工大学 2018
[3]复杂约束下月面软着陆的轨迹优化研究[D]. 褚慧萍.浙江大学 2017
[4]无人机运行监管关键技术研究[D]. 李博.南京航空航天大学 2017
[5]基于改进蚁群算法的无人机航迹规划研究[D]. 肖绍.南昌航空大学 2016
[6]中国民航低空空域开放管理问题研究[D]. 石鹏.山东大学 2016
[7]空域复杂性因素下的扇区划分研究[D]. 亢继方.南京航空航天大学 2016
[8]基于A*算法的无人机航迹规划技术的研究与应用[D]. 唐晓东.西南科技大学 2015
[9]基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划算法[D]. 李潇傲.上海交通大学 2015
[10]低空无人机的航迹规划技术研究与实现[D]. 王靖基.电子科技大学 2014
本文编号：2905209
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基础山峰威胁模拟图
南京航空航天大学硕士学位论文间环境下，形成以O 点 0 0 0x , y ,z 为圆心，以dR 为威胁干扰半径的 2 2 220 0 0, , |d x y z x x y y z z R2-13），可得到电磁干扰威胁数学模型 2 220 0 0,d dZ x y R x x y y z内生成的电磁干扰威胁模拟地形如图 2.6 所示：
0 0 0d d间内生成的电磁干扰威胁模拟地形如图 2.6 所示：图 2.6 电磁干扰威胁模拟图通过对上述外界环境约束即两种威胁模型的分析，将其作用范围叠加到新的规划空间，最终建立基于外部环境约束的规划空间模拟图如图 2.7
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进RRT算法陷阱空间下的无人机航迹规划[J]. 刘华伟,张帅,赵搏欣,赵晓林. 计算机工程与应用. 2018(08)
[2]基于MB-RRT*的无人机航迹规划算法研究[J]. 陈晋音,施晋,杜文耀,吴洋洋. 计算机科学. 2017(08)
[3]基于改进RRT算法的无人机航迹规划[J]. 尹高扬,周绍磊,吴青坡. 电子学报. 2017(07)
[4]基于改进A~*算法的无人机航迹规划[J]. 张帅,李学仁,张鹏,李博. 飞行力学. 2016(03)
[5]基于新的几何算法的多无人机多威胁航迹规划[J]. 赵均伟,孙吉良,孙伟奇. 弹箭与制导学报. 2015(03)
[6]一种利用改进A*算法的无人机航迹规划[J]. 占伟伟,王伟,陈能成,王超. 武汉大学学报(信息科学版). 2015(03)
[7]应用于六旋翼飞行器航迹规划的改进Voronoi算法[J]. 刘濂,刘佩林. 信息技术. 2014(11)
[8]基于复杂度加权的Voronoi图扇区边界划分研究[J]. 王莉莉,胡婧,高峥. 中国民航大学学报. 2014(03)
[9]基于加权Voronoi图的扇区优化研究[J]. 张炳祥. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2013(03)
[10]基于Voronoi图和量子遗传算法的飞行器航迹规划方法[J]. 何兵,刘刚,闫建峥,黄宁. 电光与控制. 2013(01)
博士论文
[1]低空复杂环境下小型无人机的在线航迹规划算法研究[D]. 温乃峰.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于狭窄通道识别的机器人路径规划研究[D]. 钟建冬.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]具有方向约束的无人机动态航迹规划研究[D]. 周璐.南昌航空大学 2018
[2]基于高斯伪谱法的智能车局部路径规划研究[D]. 郭泉成.华南理工大学 2018
[3]复杂约束下月面软着陆的轨迹优化研究[D]. 褚慧萍.浙江大学 2017
[4]无人机运行监管关键技术研究[D]. 李博.南京航空航天大学 2017
[5]基于改进蚁群算法的无人机航迹规划研究[D]. 肖绍.南昌航空大学 2016
[6]中国民航低空空域开放管理问题研究[D]. 石鹏.山东大学 2016
[7]空域复杂性因素下的扇区划分研究[D]. 亢继方.南京航空航天大学 2016
[8]基于A*算法的无人机航迹规划技术的研究与应用[D]. 唐晓东.西南科技大学 2015
[9]基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划算法[D]. 李潇傲.上海交通大学 2015
[10]低空无人机的航迹规划技术研究与实现[D]. 王靖基.电子科技大学 2014
本文编号：2905209
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