无人机快速三维航迹规划算法的研究

发布时间：2017-09-23 19:29

  本文关键词：无人机快速三维航迹规划算法的研究

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【摘要】：近几年,国内无人机发展迅速,无人机以其成本低廉,生存能力强、使用方便和无人员伤亡等优点得到了广泛的应用,而要实现自主飞行,航迹规划算法扮演着举足轻重的作用。本文主要对航迹规划算法进行了研究,旨在提高无人机飞行的生存能力和执行任务能力。在空间地形建模方面,本文选择了一种通过对初始数据插值的方法构建三维地形,采用这种方法能够有效的进行数据更新,更好地满足实时性需求,且在实际应用中,更具有实际应用价值。另外,本文对目前比较成熟的航迹规划算法进行分类介绍,分别从优缺点和适用范围等方面对这些算法进行了分析,为后文所选用的算法做了准备工作。在航迹约束问题上,本文就无人机飞行的自身约束和空间环境不可避免的威胁问题进行了分析,对无人机飞行必须考虑的飞行高度、俯仰角、最大航程等约束条件建立了相应的数学模型,接着对无人机飞行环境中常出现的威胁进行了介绍,并建立了相应的数学模型。航迹规划主要分为静态规划和动态规划两方面,在静态规划方面本文选择了具有全局最优特点的稀疏A*算法,也称为SAS算法。这个算法将约束条件融入航迹规划中,减少了无用节点搜索数目。在动态航迹规划方面,本文采用了分层策略的方法进行规划。首先在改进的人工势场算法中引入启发函数进行预规划,然后计算各个航迹点的曲率,取其峰值点作为引导点,最后,根据引导点采用SAS算法分段规划。这样既能避免航迹的随机性,能够在航迹距离上贴近最优航迹,又能节省算法航迹搜索的时间。本文针对各种规划算法进行了仿真验证,实验验证了分层策略方法进行的航迹规划的正确性和可行性。
【关键词】：无人机 A*算法 人工势场算法 分层策略 启发函数
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
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本文编号：907121