無人機(jī)地面站軟件設(shè)計(jì)及航跡規(guī)劃算法研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)在軍事領(lǐng)域的地位越來越重要。無人機(jī)地面站作為無人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，已成為眾多高校、組織與科研機(jī)構(gòu)的熱門研究領(lǐng)域。航跡規(guī)劃是指使無人機(jī)在一定約束條件下，尋求從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)路徑，是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自主飛行的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文開展了無人機(jī)地面站軟件設(shè)計(jì)及航跡規(guī)劃算法的研究，提出了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)與改進(jìn)方法。
　　在無人機(jī)地面站軟件方面，首先介紹了無人機(jī)地面站軟件涉及的相關(guān)技術(shù)與理論，提出了地面站軟件的總框架及具體

2、的實(shí)現(xiàn)方法。地面站軟件的功能模塊主要分為四部分，分別為用戶界面、串口通信、地圖導(dǎo)航與航線規(guī)劃。本文主要實(shí)現(xiàn)基于DotSpatial的導(dǎo)航電子地圖及基于ArcGIS的航點(diǎn)編輯與航線繪制;其次，優(yōu)化用戶界面，實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理功能、任務(wù)回放功能及任務(wù)設(shè)備管理等功能。
　　在航跡規(guī)劃方面，本文研究了將A-Star算法應(yīng)用于無人機(jī)航跡規(guī)劃。傳統(tǒng)的A-Star算法應(yīng)用于無人機(jī)航跡規(guī)劃時(shí)，無法滿足飛機(jī)自身飛行特性的要求（如飛行時(shí)的最小偏航角約束），

3、且算法易陷入循環(huán)狀態(tài)，同時(shí)還存在所規(guī)劃的航線不夠平滑的問題。為此，提出了改進(jìn)的A-Star算法，在代價(jià)函數(shù)中引入了角度約束，實(shí)現(xiàn)了滿足飛行約束條件的航跡規(guī)劃，避免了循環(huán)狀態(tài)的發(fā)生，并有效解決了路徑規(guī)劃中的平滑性問題。
　　無人機(jī)地面站軟件已應(yīng)用于兩型無人機(jī)項(xiàng)目的數(shù)次飛行試驗(yàn)中，實(shí)際應(yīng)用表明，無人機(jī)地面站軟件能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地發(fā)送遙控/任務(wù)指令并接收、顯示遙測數(shù)據(jù)，可靠性高、通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)。對改進(jìn)的A-Star算法進(jìn)行了仿真測試，結(jié)果表明