突发威胁下无人机航路规划方法研究

发布时间：2020-10-15 00:07

　　 无人机航路规划技术是无人机低空突防任务中的关键技术之一,优良的航路规划模型不仅能够提高突防任务的完成率,而且能有效降低任务执行过程中的风险。但由于无人机执行任务前获得的环境信息可能不全面,而且无人机执行任务过程中有可能出现突发威胁,所以执行任务前规划的全局航路模型难以保证无人机的飞行安全。因此,研究突发威胁下无人机航路规划方法在理论和实践上显得尤为重要。本文基于随机函数法对地形、地物和突发威胁进行了模拟,建立了无人机航路规划的环境模型。首先,在无突发威胁情况下,考虑无人机自身约束和静态环境约束,设计了基于A*算法的无人机全局航路规划方法。其次,针对突发威胁为高炮的情况下,建立高炮威胁模型并分析其对全局航路的影响,设计了无人机自身约束和高炮威胁约束情况下的无人机航路规划方法。最后,针对突发威胁为歼击机的情况下,提出了基于动态贝叶斯网络的歼击机机动动作预测和轨迹预测方法,实时地分析移动的歼击机对全局航路的影响,设计了无人机自身约束和歼击机威胁约束情况下的无人机局部航路规划方法。基于上述理论基础,通过Matlab2013a和VS2010平台进行了无人机全局航路规划、突发威胁为高炮和歼击机的局部航路规划仿真实验。仿真结果表明,上述方法既能有效地规划出静态环境下无人机全局航路,又能快速、实时地规划出(规避)突发威胁为高炮和歼击机情况下的局部航路。
【学位单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V279;V249
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外相关研究进展
        1.2.1 无人机航路规划系统研究进展
        1.2.2 无人机航路规划算法研究进展
        1.2.3 无人机航路规划的现状研究评述
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文研究思路和组织结构
    1.5 本章小结
第2章 无人机航路规划环境模型
    2.1 数字地图技术
    2.2 地形建模
    2.3 地物建模
    2.4 威胁建模
        2.4.1 高炮威胁建模
        2.4.2 雷达威胁建模
    2.5 等效数字地图
    2.6 本章小结
第3章 基于A*算法的全局航路规划
    3.1 A*算法简介
        3.1.1 基于栅格网的图搜索算法
        3.1.2 DIJKSTRA搜索算法
        3.1.3 A*算法
    3.2 基于A*算法的无人机航路规划
        3.2.1 航路规划模型和航路规划约束条件
        3.2.2 航路规划代价函数
        3.2.3 航路规划搜索原理和航路规划搜索流程
    3.3 本章小结
第4章 突发威胁下的局部航路规划
    4.1 突发威胁
    4.2 针对突发威胁为高炮的无人机航路规划
        4.2.1 航路规划的起点和目标点
        4.2.2 航路规划模型和航路规划约束条件
        4.2.3 航路规划代价函数
        4.2.4 航路规划搜索原理和流程
    4.3 针对突发威胁为歼击机的无人机航路规划
        4.3.1 歼击机飞行轨迹预测
        4.3.2 航路规划的起点和目标点
        4.3.3 航路规划模型和航路规划约束条件
        4.3.4 航路规划代价函数
        4.3.5 航路规划搜索原理和流程
    4.4 本章小结
第5章 仿真实验与分析
    5.1 无人机航路规划环境模型仿真
    5.2 全局航路规划的仿真
    5.3 突发威胁下局部航路规划仿真
        5.3.1 针对突发威胁为高炮的局部航路规划仿真
        5.3.2 针对突发威胁为歼击机的局部航路规划仿真
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文

【参考文献】

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本文编号：2841394