无线紫外光蜂群无人机避让预警方法研究

发布时间：2022-08-23 17:35

　　在军事领域中,无人机集群通常会面对强电磁干扰、无线电监听等复杂的作战环境,为了能够保障复杂环境下无人机集群内隐秘、稳定的机间通信,利用无线紫外光重构机间通信网络的研究方向越来越被研究学者们所重视。在利用机载无线紫外光设备恢复无人机集群内部通信网络之前,机间共享信息的减少势必会增加无人机之间碰撞的概率。本文以搭载无线紫外光设备的无人机集群为对象,针对无人机之间防碰撞的问题进行研究,具体的研究内容如下:（1）针对搭载无线紫外光设备的无人机集群内部防碰撞问题,研究了基于单目标轨迹预测的无线紫外光无人机机间避让算法。本文利用机载无线紫外光设备的覆盖特点、无人机运动特点改进了增强矢量场直方图算法,并结合单目标轨迹预测算法实现了路径规划中临近无人机轨迹的预测,为避让提供了更准确的位置信息。仿真结果表明,改进后的算法避让路径平滑、无明显抖动,在两种运动场景中的避让路径总长度减少了约3%,路径规划时间减少了约20%。（2）在实际应用中,无人机集群内部将要面临多无人机之间的防碰撞问题,因此如何实现快速、准确的避让是无人机集群作业中必不可少的研究部分。本文分析并提出了机载无线紫外光设备的覆盖模型—无线紫外... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 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 无线紫外光组网与探测研究现状
        1.2.2 目标轨迹预测和路径规划研究现状
        1.2.3 无线紫外光无人机避让预警技术的发展趋势
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文的组织结构
2 无线紫外光通信和无人机控制基本理论
    2.1 无线紫外光通信基本理论
        2.1.1 无线紫外光通信模型
        2.1.2 无线紫外光测距模型
    2.2 无线紫外光航空自组网基本理论
        2.2.1 无线紫外光航空自组网的定义
        2.2.2 无线紫外光航空自组网的研究重点与关键技术
        2.2.3 无线紫外光航空自组网的应用前景
    2.3 无人机轨迹预测基本理论
        2.3.1 无人机控制系统
        2.3.2 无人机坐标系
        2.3.3 目标轨迹预测理论
        2.3.4 目标轨迹预测评价指标
    2.4 本章小结
3 基于单目标轨迹预测的无线紫外光无人机机间避让预警算法研究
    3.1 增强矢量场直方图法
        3.1.1 CV值的确定
        3.1.2 构建直方图
    3.2 基于无迹卡尔曼滤波的增强矢量场直方图算法
        3.2.1 无迹卡尔曼滤波算法
        3.2.2 基于无线紫外光的直方图构建
        3.2.3 无人机运动方向最优选择
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 目标轨迹预测性能分析
        3.3.2 算法性能对比分析
    3.4 本章小结
4 基于多目标轨迹预测的无线紫外光无人机机间避让预警策略
    4.1 无线紫外光航空自组网节点模型
        4.1.1 多目标轨迹预测模型
        4.1.2 机载无线紫外光覆盖模型
    4.2 基于无迹变换的高斯混合概率假设密度滤波算法
        4.2.1 高斯混合概率假设密度滤波算法
        4.2.2 基于无迹变换的高斯混合概率密度滤波算法
    4.3 基于目标轨迹预测的无线紫外光无人机机间避让预警策略
        4.3.1 策略的定义
        4.3.2 策略的描述
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 目标轨迹预测性能分析
        4.4.2 算法性能对比分析
    4.5 仿真展示平台
        4.5.1 仿真展示平台的结构
        4.5.2 JAVA与 MATLAB混和编程
        4.5.3 仿真平台展示
    4.6 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机安全控制系统技术:进展与展望[J]. 郭雷,余翔,张霄,张友民.  中国科学:信息科学. 2020(02)
[2]基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划[J]. 赵静,汤云峰,蒋国平,徐丰羽,丁洁.  南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]融合图像识别和VFH+的无人艇局部路径规划方法[J]. 洪晓斌,魏新勇,黄烨笙,刘艳霞,肖国权.  华南理工大学学报(自然科学版). 2019(10)
[4]基于模糊人工势场法的多智能体编队控制及避障方法[J]. 郑延斌,席鹏雪,王林林,樊文鑫,韩梦云.  计算机工程与科学. 2019(08)
[5]红外数据辅助的GM-PHD滤波工程优化算法[J]. 张腾,邢孟道,曹晨,张靖.  现代雷达. 2019(03)
[6]萤火虫算法结合人工势场法的机器人路径规划[J]. 李丽娜,郭永强,张晓东,卢媛,徐攀峰.  计算机工程与应用. 2018(20)
[7]多模型GGIW-GLMB算法跟踪机动群目标[J]. 甘林海,刘进忙,王刚,李松.  北京航空航天大学学报. 2018(10)
[8]基于智能终端的移动机器人室内外无缝定位方法[J]. 赵国旗,杨明,王冰,王春香.  上海交通大学学报. 2018(01)
[9]Matlab与Java混合编程的算法复用模型及实现[J]. 周涛.  计算机应用. 2017(S2)
[10]无人机系统与人工智能[J]. 樊邦奎,张瑞雨.  武汉大学学报(信息科学版). 2017(11)

硕士论文
[1]无线紫外光通信协作无人机蜂群分簇方法研究[D]. 许杉.西安理工大学 2019
[2]基于高斯混合多目标滤波器的传感器控制方法研究[D]. 贺忠良.兰州理工大学 2018
[3]基于移动网络信息安全的内容过滤技术的研究[D]. 吴熲.华东理工大学 2015
[4]基于日盲紫外光通信的探测接收技术研究[D]. 陈君洪.电子科技大学 2009



本文编号：3678195