复杂约束条件下航迹规划方法研究

发布时间：2017-08-11 09:13

  本文关键词：复杂约束条件下航迹规划方法研究

  更多相关文章： 无人飞行器 航迹规划 A*算法 端点约束 禁飞区

【摘要】：无人飞行器航迹规划是保证无人飞行器圆满完成任务的重要技术支撑,也是无人飞行器任务规划系统的关键组成部分。本文主要对无人飞行器二维航迹规划进行了研究。本文首先介绍了无人飞行器航迹规划的定义、应用背景和目前国内外的研究现状。结合无人飞行器航迹规划所需的约束条件,建立了无人飞行器机机动性能约束模型和威胁模型,机动性能约束模型主要包括最小转弯半径、最小步长、最大航程、最大转弯角以及最大俯仰角约束;威胁模型主要考虑雷达、导弹、大气、人造禁飞区等威胁模型。其次,本文围绕无人飞行器航迹规划的算法问题,分析和比较了各种航迹规划算法的优缺点,将标准A*算法应用到无人飞行器航迹规划问题中。针对A*算法搜索空间大和收敛时间长的问题,对搜索空间进行改进,通过最大转角约束,减小了节点搜索数量,提高了收敛速度。接着,针对航迹规划中存在端点约束的问题,提出了双侧搜索模型、逆向动态引导模型和环绕飞行模型;针对航迹规划中存在不规则多边形禁飞区约束的问题,本文提出了多边形禁飞区边界进行碰撞检测实现障碍规避的方法。最后,本文通过MATLAB平台,结合改进算法对二维航迹规划进行实例仿真,仿真结果验证了在航迹规划的应用中,本文所提出的方法能够解决具有端点约束和多边形禁飞区约束的航迹规划问题。
【关键词】：无人飞行器 航迹规划 A*算法 端点约束 禁飞区
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 研究背景和意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.2.1 综述14
• 1.2.2 具有端点方向约束的航迹规划研究现状14-15
• 1.2.3 存在多边形禁飞区的航迹规划研究现状15
• 1.3 论文组织结构15-17
• 第二章 飞行器航迹规划建模与算法17-33
• 2.1 无人飞行器航迹规划环境与约束描述17-23
• 2.1.1 无人飞行器自身性能约束18-20
• 2.1.2 规划环境外部威胁约束20-23
• 2.2 无人飞行器航迹规划综合代价模型23-27
• 2.3 无人飞行器航迹规划常用算法介绍27-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 具有端点进入角度约束的二维航迹规划33-54
• 3.1 A*算法解决具有端点进入角度约束问题的局限性分析33-36
• 3.2 基于双向搜索模型的二维航迹规划36-41
• 3.2.1 双向搜索模型36-38
• 3.2.2 基于双向搜索模型的A*算法航迹规划仿真结果与分析38-41
• 3.3 基于逆向动态引导模型的二维航迹规划41-48
• 3.3.1 逆向动态引导搜索模型41-44
• 3.3.2 基于逆向动态引导模型的A*算法航迹规划仿真结果与分析44-48
• 3.4 基于环绕飞行模型的二维航迹规划48-52
• 3.4.1 环绕飞行模型48-51
• 3.4.2 基于环绕飞行模型的A*算法航迹规划仿真结果与分析51-52
• 3.5 三种方法的比较与分析52-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 具有多边形禁飞区约束的二维航迹规划54-62
• 4.1 多边形禁飞区的检测54-58
• 4.1.1 航迹与禁飞区边界检测55-56
• 4.1.2 扩展节点与禁飞区距离检测56-58
• 4.2 基于多边形边界碰撞检测的A*算法航迹规划仿真结果与分析58-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 复杂约束条件下的二维航迹规划62-68
• 5.1 复杂约束条件下的航迹规划仿真验证与分析62-67
• 5.1.1 基于环绕飞行模型和多边形边界碰撞检测的A*航迹规划62-64
• 5.1.2 基于逆向动态引导模型和多边形碰撞检测的A*航迹规划64-67
• 5.2 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 结论68-69
• 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单74-75
• 致谢75

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本文编号：655289