基于改進(jìn)PRM算法的多無人機(jī)協(xié)同航跡規(guī)劃研究.pdf

1、多無人機(jī)協(xié)同航跡規(guī)劃是多機(jī)交互能力的基礎(chǔ)，是無人機(jī)協(xié)同任務(wù)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，對提高飛行器戰(zhàn)場生存率、提高多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)效能有重要意義。
　　本文基于改進(jìn)隨機(jī)路徑圖算法分別對單機(jī)規(guī)劃和多機(jī)協(xié)同規(guī)劃開展研究，首先根據(jù)實(shí)用化作戰(zhàn)需求，建立了無人機(jī)航跡規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了改進(jìn)PRM算法予以求解;針對多機(jī)協(xié)同規(guī)劃問題，設(shè)計(jì)了集中式預(yù)規(guī)劃協(xié)同策略和基于分散化控制的重規(guī)劃協(xié)同策略，最后通過仿真分析并驗(yàn)證了算法、協(xié)同策略的有效性。研究結(jié)果為多機(jī)協(xié)同航

2、跡規(guī)劃提供一種技術(shù)思路，主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)建立了無人機(jī)航跡規(guī)劃模型。通過對戰(zhàn)場環(huán)境的分析，建立了戰(zhàn)場威脅模型，給出綜合代價(jià)評價(jià)函數(shù)。結(jié)合無人機(jī)機(jī)動性能約束的描述，建立無人機(jī)航跡規(guī)劃模型。
　　(2)設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)PRM算法的航跡規(guī)劃方法。針對PRM算法碰撞檢測過程時(shí)間復(fù)雜度高的不足，設(shè)計(jì)了基于完整隨機(jī)采樣的構(gòu)圖策略，即省略構(gòu)圖階段碰撞檢測環(huán)節(jié)，利用查詢階段航路搜索對障礙物威脅代價(jià)的考量回避威脅，避免了應(yīng)對

3、威脅障礙動態(tài)變化時(shí)重新生成或局部重構(gòu)路徑圖的弊端。將改進(jìn)PRM算法分別運(yùn)用于靜態(tài)航跡預(yù)規(guī)劃和局部航跡重規(guī)劃，仿真結(jié)果表明改進(jìn)PRM算法提高了航跡規(guī)劃的效率。
　　(3)設(shè)計(jì)了集中式預(yù)規(guī)劃協(xié)同策略和基于分散化控制的重規(guī)劃協(xié)同策略。集中式預(yù)規(guī)劃協(xié)同策略考慮多無人機(jī)時(shí)間協(xié)同要求，設(shè)計(jì)了協(xié)同規(guī)劃層和航跡規(guī)劃層雙層控制結(jié)構(gòu)，規(guī)劃出協(xié)同代價(jià)最小的各無人機(jī)飛行航跡與飛行速度。針對任務(wù)執(zhí)行過程中，突發(fā)威脅對多機(jī)協(xié)同的影響，設(shè)計(jì)了分散化控制的重規(guī)劃