无人机三维覆盖路径规划及跟随制导研究

发布时间：2024-01-20 11:36

　　随着无人机技术的发展,其应用领域越来越广泛,在军事领域和民用领域都有许多任务要求无人机在定高飞行的条件下,实现对特定区域的完全覆盖,比如区域侦察、航空搜索等。这些任务的共同特点是无人机按照预定的轨迹以恒定的速度飞行,并避开危险区域,高效的无人机的覆盖路径规划技术及路径跟随制导技术需求与日俱增。本文以无人机在救灾中的灾情巡视为应用背景,基于分段5次PH曲线,研究了三维环境中覆盖路径规划和路径跟随制导,所有的算法都用MATLAB实现,并利用Simulink搭建模型进行仿真。主要研究内容包含以下三个方面:一、在考虑遮挡的前提下建立无人机巡视的覆盖模型,求解覆盖目标区域所需的数目最少视点作为航迹点。从最佳视点集中选取两点作为起始和终止点,以分段5次PH样条曲线长度为为优化目标,使用遗传算法求解起始点到终止点的TSP路径,将所得的分段5次PH曲线作为无人机覆盖该目标区域的期望轨迹。二、建立任务分配的模型,将重灾区中需要巡视的地方划分为多个任务区,通过直接任务指派或使用粒子群优化算法求解任务分配方案,把各任务区的巡视任务分配给相应的无人机,得到各无人机的飞行路线。三、建立无人机路径跟随的误差模型,...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 覆盖路径研究现状
        1.2.2 任务分配研究现状
        1.2.3 无人机制导研究现状
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 主要研究工作
        1.3.2 论文研究内容
第2章 单无人机灾情巡视覆盖路径规划
    2.1 引言
    2.2 预备知识
        2.2.1 数字地图模型
        2.2.2 PH曲线简介
    2.3 巡视覆盖模型
    2.4 最佳视点集
    2.5 优化路径求解
        2.5.1 遗传算法
        2.5.2 PH路径求解
        2.5.3 迭代初值计算
        2.5.4 仿真结果与分析
    2.6 两点间的PH路径
    2.7 本章小结
第3章 多无人机多区域巡视任务分配
    3.1 引言
    3.2 任务分配问题建模
        3.2.1 问题描述
        3.2.2 约束条件与目标函数
        3.2.3 数学模型
    3.3 基于粒子群优化的任务分配方法
        3.3.1 任务区域划分
        3.3.2 粒子编码方式
        3.3.3 粒子群优化算法
    3.4 仿真结果
    3.5 本章小结
第4章 基于矢量场的单无人机曲线路径跟随制导
    4.1 引言
    4.2 制导模型与线性制导算法
        4.2.1 制导模型
        4.2.2 线性制导算法
    4.3 基于矢量场的SMC曲线路径跟随制导算法
        4.3.1 矢量场与SMC简介
        4.3.2 误差模型与制导算法
    4.4 碰撞回避
    4.5 仿真与分析
        4.5.1 制导仿真
        4.5.2 避碰仿真
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3880769