無人機在水環(huán)境監(jiān)測中的航跡規(guī)劃研究.pdf

1、無人機應用于水環(huán)境監(jiān)測時，受其飛行性能限制無法一次性的對所有區(qū)域進行監(jiān)測，無人機的飛行航跡直接影響其使用效率。其次，不同的監(jiān)測任務對航跡規(guī)劃的要求也不同，例如在無人機平常巡邏時要求其對待監(jiān)測目標點的總監(jiān)測時間盡可能的長，而一旦由于某些原因更改待監(jiān)測目標點時希望盡快的生成可行航跡或者次優(yōu)航跡。此外，與陸地飛行環(huán)境相比，無人機在水環(huán)境下飛行具有更大的風險性。傳統(tǒng)航跡規(guī)劃僅人工給出飛行航跡點，無人機根據此航跡點進行飛行，不但無法高效的使用無人

2、機完成監(jiān)測任務，而且忽略了無人機在水環(huán)境中飛行的安全性。因此，研究無人機水環(huán)境監(jiān)測中的航跡規(guī)劃具有重要意義。本文以用于水環(huán)境監(jiān)測的無人機為研究對象，根據不同的監(jiān)測任務需求規(guī)劃出優(yōu)化的飛行航跡。本文的主要工作總結如下:
　　 研究了無人機在水環(huán)境監(jiān)測中的應用，綜述無人機航跡規(guī)劃現(xiàn)狀及常用算法，提出了其在水環(huán)境監(jiān)測中航跡規(guī)劃的要求，介紹了遺傳算法及模擬退火算法基本特點及算法流程等。
　　 根據無人機在水環(huán)境監(jiān)測中的任務要求，

3、建立了無人機航跡規(guī)劃數(shù)學模型。首先引入了航跡規(guī)劃分層思想，然后對航跡規(guī)劃問題進行數(shù)學描述并研究了航跡約束條件，根據任務需求建立了目標函數(shù)。
　　 研究了無人機在水環(huán)境監(jiān)測中的整體航跡規(guī)劃。針對遺傳算法容易陷入局部最優(yōu)解的特點，采用了一種遺傳-模擬退火算法。設計了一種極坐標編碼方式解決了最小步長約束，使用遺傳算法對無人機整體航跡進行求解。然后在該解的基礎上，使用遺傳-模擬退火算法進行優(yōu)化。仿真結果表明，本文采用的遺傳-模擬退火算法