小型飛行器面向三維環(huán)境的自主路徑規(guī)劃.pdf

1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文小型飛行器小型飛行器面向三維環(huán)境的自主路徑規(guī)劃面向三維環(huán)境的自主路徑規(guī)劃AutonomousPathPlanningfMicroAerialVehiclesin3DEnvironment作者姓名：萬龍工程領(lǐng)域：控制工程學(xué)號：31509094指導(dǎo)教師：于海晨完成日期：201763大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文I摘要隨著人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，小型飛行

2、器在生產(chǎn)和生活中得到進(jìn)一步普及，但現(xiàn)階段絕大部分的飛行器都需要在空曠的環(huán)境下依賴人為操控才能進(jìn)行飛行。如何通過搭載傳感器并進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，使小型飛行器具備在復(fù)雜環(huán)境中完成自主飛行任務(wù)的能力成為了近年移動機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中的核心模塊是飛行器的自主路徑規(guī)劃。進(jìn)行路徑規(guī)劃的環(huán)境可分為已知環(huán)境和未知環(huán)境，本論文針對這兩種環(huán)境，分別提出基于先驗(yàn)環(huán)境地圖的路徑規(guī)劃方法和面向未知環(huán)境的三維路徑規(guī)劃方法?；谙闰?yàn)環(huán)境地圖的路徑規(guī)劃方法是在通過Ve

3、lodyneVLP16三維激光和3DNDT算法獲得先驗(yàn)地圖的基礎(chǔ)上，運(yùn)用改進(jìn)的A算法進(jìn)行全局路徑的尋優(yōu)，結(jié)合對局部動態(tài)環(huán)境的感知與規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)飛行器基于先驗(yàn)環(huán)境固定高度自主飛行任務(wù)。這其中，對于傳統(tǒng)A算法的改進(jìn)主要包括優(yōu)化評估函數(shù)、安全屬性引入、路徑的平滑以及算法的加速，通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化前后的對比。該路徑規(guī)劃方法中，對于局部動態(tài)環(huán)境的感知與規(guī)劃應(yīng)用了二維激光傳感器來獲得局部地圖，使用預(yù)設(shè)路徑的策略對局部路徑進(jìn)行二次判斷及調(diào)整，最終實(shí)

4、現(xiàn)了飛行器的全局路徑規(guī)劃。針對未知環(huán)境的三維路徑規(guī)劃，本論文提出了一種基于雙目視覺的三維路徑規(guī)劃算法。該算法使用雙目視覺傳感器實(shí)時(shí)獲取局部環(huán)境信息，在深度圖像上分析環(huán)境中障礙物的分布。通過借鑒動態(tài)窗口算法的思想，運(yùn)用三維路徑規(guī)劃模型尋找局部最優(yōu)路徑，將全局路徑規(guī)劃轉(zhuǎn)化為局部路徑規(guī)劃的疊加。該方法通過使用雙目視覺傳感器獲取飛行器所處的環(huán)境信息，從二維的深度圖像上提取環(huán)境的三維信息，利用預(yù)設(shè)路徑模型策略快速尋找到局部最優(yōu)路徑，最終實(shí)現(xiàn)了小型