无人机路径规划算法研究

发布时间：2020-03-19 15:20

【摘要】：本文针对现有无人机路径规划算法中存在的收敛速度慢与路径长度长等问题,应用WDO算法对无人机三维路径规划进行搜索,并对经典PRM算法与经典遗传算法应用于路径规划问题的方法进行了不同角度的改进。最后通过在matla2014环境中进行仿真,仿真结果表明,改进算法在全局路径规划中能够较为快速地找到一条长度较经典算法的路径更短的路径。全文的改进工作主要包含以下几部分内容:(1)应用WDO算法对无人机三维路径规划进行搜索,将WDO算法与粒子群算法进行对比;(2)在已知全局地图中的障碍物位置的分布的情况下,对经典PRM算法中随机点的初始化分布的方式做出改进,改进后的初始化的点具有更加精确的属性,对最终最优路径的得出起到关键作用,最后对路径搜索得到的最终路径进行了路径平滑;(3)在栅格化后的地图中,对经典遗传算法应用于路径规划问题中初始路径的产生方式进行改进,使遗传算法路径规划时的初始化路径连接起点与目标点的成功率更高;(4)在栅格化后的地图中,对经典遗传算法应用于路径规划问题中的路径变异方式进行改进,使变异产生可行的新路径的种类多,产生新路径的连接起点与目标点的成功概率增大;(5)在栅格化后的地图中,对经典遗传算法应用于路径规划问题中插补算法进行改进,使得遗传算法应用于栅格路径规划时的路径插补成功率提高且插补路径的距离较短;(6)对经典遗传算法应用于路径规划问题中路径的优化做出改进,主要包含路径去冗余,无效路径点删除等。
【图文】：

扫地机器人是应用路径规划算法的典型案例，如图1.1 所示扫地机器人，其中的算法采用的就是遍历型路径规划算法，如牛耕算法等。图 1.1 某扫型地机器人我国作为农业大国，每年农药中毒的人数达到了 10 万多，致死率 20%。在农用方面，，植物保护无人机代替了手工喷洒农药人员，使得务农人员免于直接与农药近距离接触，根据实际植保无人机的作业表现，人们还发现植保无人机大大减少了农药的总用量，提高了农药的使用效率。图 1.2 为某植保无人机作业图。图 1.2 某植保无人机作业图在我国，自然灾害一直是造成人民生命财产损失的罪魁祸首，据统计，中国每年发生火灾10万起左右，伤亡人数达数千，火灾造成的直接损失达10多亿元。

图 1.1 某扫型地机器人作为农业大国，每年农药中毒的人数达到了 10 万多，致死率，植物保护无人机代替了手工喷洒农药人员，使得务农人员免离接触，根据实际植保无人机的作业表现，人们还发现植保无药的总用量，提高了农药的使用效率。图 1.2 为某植保无人机
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP18;V279;V249

【参考文献】

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本文编号：2590397