基于三维地理场景的无人机航迹动态规划
发布时间：2022-01-14 04:29
无人机在各领域的广泛应用与无人机飞行环境的愈加复杂,对无人机航迹规划技术提出了更大的挑战与要求。目前国内外学者专家们对无人机航迹规划方法开展了富有成效的研究工作,但在三维复杂约束环境下还存在不足;并且仅适用于某种特定的环境,方法适应性不足。因此,本文在无人机三维全局静态航迹规划问题上,设计出多层扩展A*算法,使规划能顾及复杂环境约束且符合无人机飞行特点;在无人机三维局部动态航迹规划问题上,对传统粒子群算法进行改进,搜索出最优引导点修改航迹以规避突发威胁且提高算法收敛效率。最后分别进行无人机全局静态航迹规划与局部动态航迹规划的对比分析试验,主要研究工作和成果如下:（1）设计出适用于复杂环境下无人机三维全局静态航迹规划的多层扩展A*算法。在航迹规划搜索前,将典型复杂环境（地形、气象、禁飞区、危险物等）与不同任务目标下航迹约束条件融合,构建出三维航迹规划环境模型为算法提供搜索环境,进而适应不同环境下的多样化约束需求;顾及无人机自身性能约束与飞行特点,设计出多层扩展A*算法,通过“新增水平方向向量”与“竖直分层扩展节点”两方面进行三维分层扩展,提高航迹准确性;将各飞行代价归一化以改进算法代价函...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
环境模型构建示意图
图 3-3 大气环境边界格网获取示意图行列号后，则将对应格网表示为大气环境约束区域，或者将环境围设为一个大值使得搜索算法无法通过。险物约束信息融入物信息，在三维空间中，一般直接看成球形，或者正方体类型，境模型行列号均比较简单，找到球心或正方体八顶点的对应行列危险物范围内的所有的行列号。视约束信息融入是指因某些无人机任务要求，需要无人时刻在至少一个地面站的始终符合地面站通视要求。通视约束信息的融入主要采用视域分高各地面站监测点高程反复进行视域分析的方式以获取环境模型要流程如图 3-4 所示。
图 3-7 方向值对应情况示意图索时，仅能搜索与原先方向相同，或左右最邻近的两方向，如原2，原先 2 方向时仅能搜索 123 等。起始点与目标点没有方向时 8 个方向均可搜索。当任务目标是无人机以规定的方向与姿机必须以规划的方向与姿态出发时，通过该方法同样能有效解直分层扩展节点在飞行过程中受性能约束，在爬升与俯冲时有最大角度的限制。搜索扩展节点时，根据水平扩展距离与无人机最大俯仰角的大的可达范围，然后在竖直可达范围内以固定高度间隔为基准多度可达范围计算方式具体见式（3-10）。 | tan tan ( =1,3,5,| 2 tan 2 tan ( =2,4,6,cur C cur CH H L H H L directH H L H H L direct + +
本文编号：3587810
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
环境模型构建示意图
图 3-3 大气环境边界格网获取示意图行列号后，则将对应格网表示为大气环境约束区域，或者将环境围设为一个大值使得搜索算法无法通过。险物约束信息融入物信息，在三维空间中，一般直接看成球形，或者正方体类型，境模型行列号均比较简单，找到球心或正方体八顶点的对应行列危险物范围内的所有的行列号。视约束信息融入是指因某些无人机任务要求，需要无人时刻在至少一个地面站的始终符合地面站通视要求。通视约束信息的融入主要采用视域分高各地面站监测点高程反复进行视域分析的方式以获取环境模型要流程如图 3-4 所示。
图 3-7 方向值对应情况示意图索时，仅能搜索与原先方向相同，或左右最邻近的两方向，如原2，原先 2 方向时仅能搜索 123 等。起始点与目标点没有方向时 8 个方向均可搜索。当任务目标是无人机以规定的方向与姿机必须以规划的方向与姿态出发时，通过该方法同样能有效解直分层扩展节点在飞行过程中受性能约束，在爬升与俯冲时有最大角度的限制。搜索扩展节点时，根据水平扩展距离与无人机最大俯仰角的大的可达范围，然后在竖直可达范围内以固定高度间隔为基准多度可达范围计算方式具体见式（3-10）。 | tan tan ( =1,3,5,| 2 tan 2 tan ( =2,4,6,cur C cur CH H L H H L directH H L H H L direct + +
本文编号：3587810
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