多无人机航迹局部调整规划技术研究

作     者：杨朋举 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周成平

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：多无人机 超差问题 局部调整 避碰性 协同性 

摘      要：当前,无人机在军用、民用、科学研究等领域得到了广泛的应用,在军事领域中的侦查、打击等任务显得由为突出。因此,对无人机相关技术的研究得到各军事强国的高度重视。由于相关技术与任务的复杂性等原因,无人机实际执行任务过程中,可能出现延误、导航失败、任务改变等超差问题,造成预规划航迹不能完全使用,可能导致后续任务无法执行,尤其是在多无人机协同完成任务中。因此,对多无人机航迹局部调整规划技术研究具有重要的理论与现实意义。首先,对无人机实际飞行过程中出现的各种超差问题进行描述与分类,进而对于各种复杂场景的超差进行决策分析。通过不同决策方法的分析,确定采用决策树的决策方法对超差进行分类处理,然后介绍了局部航迹调整规划系统的仿真界面,对于各项主要功能进行介绍。其次,对于典型超差问题,单无人机的匹配失败、任务改变进行了航迹局部实时调整的方法分析与改进。对于匹配失败,比较了不同算法对于此类超差的处理的成功率与实时性;对于任务改变超差进行局部调整,并对任务改变中可能出现的问题进行改进处理。最后,在单无人机超差处理的基础上,重点对多无人机局部调整规划技术进行了深入的研究。首先对于多人机飞行过程中的匹配失败与任务改变超差进行问题描述,进一步分析了具体场景与模拟实现。在场景的基础上对于这两种典型超差进行处理,实现局部范围内的多无人机航迹调整。其次,对于多航迹的协同性与碰撞性进行了分析。在标准航迹的基础上采用有向圆遗传算法规划协同航迹,调整速度协同局部区域内的航迹,然后对航迹间碰撞性进行检测与调整。最后,通过实验验证了多无人机航迹局部调整方法的正确性与有效性。