无人机高效监测森林火险随机全覆盖路径规划的研究
发布时间：2022-02-12 15:20
我国虽然地域广袤,但是森林资源不足,且每年都有数千起森林火灾发生,威胁生态环境,严重损害社会效益。因此,实施高效森林火险监测,及时遏制森林火灾所造成的危害十分重要。无人机因机动快速、成本低、操作简单等优点被广泛应用于森林火险的自主监测。由于森林火险的发生时间和地点是随机和不确定的,因此开展无人机高效监测森林火险的随机全覆盖路径规划的研究。研究内容主要包括以下几个方面:首先,将磁通控制忆阻器和线性元件代替传统Chua电路中的电阻R和二极管,构造忆阻Chua系统,对该系统的Lyapunov指数和分岔图进行分析,在相同参数条件下,忆阻Chua系统的最大Lyapunov指数大于Chua系统,因此具有更强的混沌特性。在忆阻Chua基础上构造忆阻无限多共存吸引子Chua系统,通过分析多吸引子系统的相图、功率谱、初始值敏感特性,可得无限多共存吸引子Chua系统具有更好的随机特性。忆阻Chua系统和忆阻无限多共存吸引子Chua系统为无人机随机全覆盖路径规划的研究奠定了理论基础。其次,利用忆阻Chua系统和忆阻无限多共存吸引子Chua系统构造无人机随机全覆盖路径规划器,生成混沌随机覆盖路径。由于山林地区...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国2010-2017火灾情况统计
山东农业大学硕士学位论文31.1.2课题来源本项目来源于国家自然科学基金（青年项目）：森林火灾自主监测无人机的三维混沌路径规划与跟踪控制研究（31700644）。项目的研究内容：在深入研究忆阻混沌系统的特性及其控制的基础上，针对无人机自主执行森林火灾监测任务时存在的飞行路径随机性差、覆盖率低、重叠率高和航迹跟踪控制实时性差、通用性弱等问题，研究随机全覆盖路径规划与航迹跟踪控制。1.2研究现状1.2.1森林火险监测现状早年间，森林火险的监视检测主要利用瞭望塔（图1-3（a））和人工进行巡视（图1-3（b））的方法，这种监视方法效率低下，准确率低，且需要大量劳动力，受时间和空间束缚大，也会对相关人员的安全造成极大威胁（Tian，2018）。（a）人工巡检（b）瞭望台监测图1-3人工巡检与瞭望台监测防火Fig.1-3Manualinspectionandlookoutforfireprotection近几十年来，随着科学技术的不断进步，衍生出了许多新的森林火险监视检测的方法，包括卫星遥感森林火险监测技术，新型瞭望塔森林火险监测技术，巡逻车地面巡视森林火险监测技术，飞行巡视森林火险监测等（狄丽颖等，2007；王芳，
山东农业大学硕士学位论文13其中，()xR与()xS两函数的关系为互为傅里叶的正变换和逆变换。在傅里叶分析中，周期信号的功率谱为离散谱；对于非周期信号，其功率谱为连续谱；故可以通过功率谱分析比较和区别噪声信号、周期信号和混沌信号。（5）Poincare截面对于一个复杂的运动或者一个高维的混沌系统，无法用直观的形式来描述其轨迹。针对此问题，法国物理学家Poincare提出了一个几何方法，即Poincare截面法。该方法通过在相空间中选取合适的截面，运动轨道与截面的交点称之为截点，对点集的形态进行判断。与周期态对应的是Poincare截面中只存在一个点或者有限离散的点；准周期态对应的是Poincare截面中存在一条闭合曲线；混沌态对应的则是一群复杂的点集，这些点集呈一条线或曲线状分布。选择Poincare截面时通常应该注意以下两点：一是所选的截面不能包含系统的运动轨迹；二是所选的截面不能相切于系统的运动轨迹。2.2忆阻Chua系统2.2.1Chua电路1985年，L.O.Chua构造了第一个真正可用物理手段实现的混沌系统，命名为蔡氏电路。它的电路结构简单，标准的Chua电路包含两个电容（C1和C2）、一个电感（L1）和有源电阻（R），虽然结构简单，但是却包含了丰富的动力学特性，蔡氏电路成为学者研究混沌系统基础特征和应用问题的一个常用系统，广泛被研究人员在文献中引用。图2-1所示是一个传统Chua电路图。图2-1Chua电路Fig.2-1TheChua’scircuit
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类具有平坦性的非完整约束系统的运动规划[J]. 张祥. 机械工程与自动化. 2019(06)
[2]基于超混沌同步控制的移动机器人全覆盖路径规划[J]. 李彩虹,方春,王志强,夏斌,王凤英. 山东大学学报(工学版). 2019(06)
[3]基于共轭Lorenz系统的新四维超混沌系统研究[J]. 欧斌,杨启贵. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2019(03)
[4]泰山风景区油松的空间分布地形分异特征研究[J]. 韩芳,李传荣,申卫星,董晓峰,梁田,高兰. 山东理工大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]无人机森林防火系统的火灾图像识别仿真[J]. 赵伟,于芳芳,范晓婧,张南楠. 计算机仿真. 2018(09)
[6]基于遥感的泰山地区植被绿度趋势变化研究[J]. 章钊华,赵书河,丛佃敏,李娴. 地理空间信息. 2018(07)
[7]基于引力搜索算法的植保无人机三维路径规划方法[J]. 王宇,陈海涛,李海川. 农业机械学报. 2018(02)
[8]特殊任务下基于Chebychev映射的移动机器人（英文）[J]. Cai-hong LI,Yong SONG,Feng-ying WANG,Zhi-qiang WANG,Yi-bin LI. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(09)
[9]路径规划算法的研究与发展[J]. 杨俊成,李淑霞,蔡增玉. 控制工程. 2017(07)
[10]保护森林资源 维护生态平衡[J]. 胡爽. 吉林农业. 2017(12)
博士论文
[1]混沌时序非线性去噪方法研究及其应用[D]. 韩晓红.太原理工大学 2012
硕士论文
[1]森林防火无人机系统的研究[D]. 焦振田.西安理工大学 2019
[2]面向扫地机器人的室内定位研究[D]. 薛瑞范.哈尔滨工业大学 2015
[3]泰山景区旅游标准化管理实施研究[D]. 郭萌芽.山东大学 2013
[4]森林防火监测系统的设计与实现[D]. 罗捷.电子科技大学 2012
[5]基于协同技术的多无人机区域监视问题研究[D]. 李承志.电子科技大学 2012
[6]分数阶多涡卷混沌电路及其应用研究[D]. 徐兰霞.湖南科技大学 2011
[7]忆阻器电路特性与应用研究[D]. 田晓波.国防科学技术大学 2009
本文编号：3621960
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国2010-2017火灾情况统计
山东农业大学硕士学位论文31.1.2课题来源本项目来源于国家自然科学基金（青年项目）：森林火灾自主监测无人机的三维混沌路径规划与跟踪控制研究（31700644）。项目的研究内容：在深入研究忆阻混沌系统的特性及其控制的基础上，针对无人机自主执行森林火灾监测任务时存在的飞行路径随机性差、覆盖率低、重叠率高和航迹跟踪控制实时性差、通用性弱等问题，研究随机全覆盖路径规划与航迹跟踪控制。1.2研究现状1.2.1森林火险监测现状早年间，森林火险的监视检测主要利用瞭望塔（图1-3（a））和人工进行巡视（图1-3（b））的方法，这种监视方法效率低下，准确率低，且需要大量劳动力，受时间和空间束缚大，也会对相关人员的安全造成极大威胁（Tian，2018）。（a）人工巡检（b）瞭望台监测图1-3人工巡检与瞭望台监测防火Fig.1-3Manualinspectionandlookoutforfireprotection近几十年来，随着科学技术的不断进步，衍生出了许多新的森林火险监视检测的方法，包括卫星遥感森林火险监测技术，新型瞭望塔森林火险监测技术，巡逻车地面巡视森林火险监测技术，飞行巡视森林火险监测等（狄丽颖等，2007；王芳，
山东农业大学硕士学位论文13其中，()xR与()xS两函数的关系为互为傅里叶的正变换和逆变换。在傅里叶分析中，周期信号的功率谱为离散谱；对于非周期信号，其功率谱为连续谱；故可以通过功率谱分析比较和区别噪声信号、周期信号和混沌信号。（5）Poincare截面对于一个复杂的运动或者一个高维的混沌系统，无法用直观的形式来描述其轨迹。针对此问题，法国物理学家Poincare提出了一个几何方法，即Poincare截面法。该方法通过在相空间中选取合适的截面，运动轨道与截面的交点称之为截点，对点集的形态进行判断。与周期态对应的是Poincare截面中只存在一个点或者有限离散的点；准周期态对应的是Poincare截面中存在一条闭合曲线；混沌态对应的则是一群复杂的点集，这些点集呈一条线或曲线状分布。选择Poincare截面时通常应该注意以下两点：一是所选的截面不能包含系统的运动轨迹；二是所选的截面不能相切于系统的运动轨迹。2.2忆阻Chua系统2.2.1Chua电路1985年，L.O.Chua构造了第一个真正可用物理手段实现的混沌系统，命名为蔡氏电路。它的电路结构简单，标准的Chua电路包含两个电容（C1和C2）、一个电感（L1）和有源电阻（R），虽然结构简单，但是却包含了丰富的动力学特性，蔡氏电路成为学者研究混沌系统基础特征和应用问题的一个常用系统，广泛被研究人员在文献中引用。图2-1所示是一个传统Chua电路图。图2-1Chua电路Fig.2-1TheChua’scircuit
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类具有平坦性的非完整约束系统的运动规划[J]. 张祥. 机械工程与自动化. 2019(06)
[2]基于超混沌同步控制的移动机器人全覆盖路径规划[J]. 李彩虹,方春,王志强,夏斌,王凤英. 山东大学学报(工学版). 2019(06)
[3]基于共轭Lorenz系统的新四维超混沌系统研究[J]. 欧斌,杨启贵. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2019(03)
[4]泰山风景区油松的空间分布地形分异特征研究[J]. 韩芳,李传荣,申卫星,董晓峰,梁田,高兰. 山东理工大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]无人机森林防火系统的火灾图像识别仿真[J]. 赵伟,于芳芳,范晓婧,张南楠. 计算机仿真. 2018(09)
[6]基于遥感的泰山地区植被绿度趋势变化研究[J]. 章钊华,赵书河,丛佃敏,李娴. 地理空间信息. 2018(07)
[7]基于引力搜索算法的植保无人机三维路径规划方法[J]. 王宇,陈海涛,李海川. 农业机械学报. 2018(02)
[8]特殊任务下基于Chebychev映射的移动机器人（英文）[J]. Cai-hong LI,Yong SONG,Feng-ying WANG,Zhi-qiang WANG,Yi-bin LI. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(09)
[9]路径规划算法的研究与发展[J]. 杨俊成,李淑霞,蔡增玉. 控制工程. 2017(07)
[10]保护森林资源 维护生态平衡[J]. 胡爽. 吉林农业. 2017(12)
博士论文
[1]混沌时序非线性去噪方法研究及其应用[D]. 韩晓红.太原理工大学 2012
硕士论文
[1]森林防火无人机系统的研究[D]. 焦振田.西安理工大学 2019
[2]面向扫地机器人的室内定位研究[D]. 薛瑞范.哈尔滨工业大学 2015
[3]泰山景区旅游标准化管理实施研究[D]. 郭萌芽.山东大学 2013
[4]森林防火监测系统的设计与实现[D]. 罗捷.电子科技大学 2012
[5]基于协同技术的多无人机区域监视问题研究[D]. 李承志.电子科技大学 2012
[6]分数阶多涡卷混沌电路及其应用研究[D]. 徐兰霞.湖南科技大学 2011
[7]忆阻器电路特性与应用研究[D]. 田晓波.国防科学技术大学 2009
本文编号：3621960
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3621960.html
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