無人機(jī)航跡規(guī)劃研究.pdf

1、無人機(jī)的航跡規(guī)劃是指在特定約束條件下，尋找滿足無人機(jī)機(jī)動(dòng)性能及戰(zhàn)場環(huán)境信息限制的，從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)飛行軌跡，它是無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，也是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行的技術(shù)保障。本文對(duì)無人機(jī)航跡規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了研究。其主要工作如下： 1.針對(duì)無人機(jī)航跡規(guī)劃對(duì)數(shù)字地圖的要求，研究了航空數(shù)字地圖的特點(diǎn)，采用函數(shù)法，實(shí)現(xiàn)了地形模擬的算法，威脅山峰模擬算法，以及等效地形的融合算法。并且通過數(shù)字地形的預(yù)處理算法使平滑后的等效數(shù)字地形滿足

2、無人機(jī)的爬升性能和轉(zhuǎn)彎曲率的要求。 2.基于數(shù)字地圖的全局航跡規(guī)劃算法的研究。在全局規(guī)劃階段，基于等效數(shù)字地形，建立了全局航跡規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)和約束方程，將三維地形上的路徑尋優(yōu)問題轉(zhuǎn)化成狀態(tài)空間最優(yōu)解的搜索問題。并分別采用了啟發(fā)式A*算法和改進(jìn)的遺傳算法搜索最優(yōu)解。 3.在線實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃算法的研究。在線飛行過程中，以離線規(guī)劃出的全局航線為參考航跡，分水平方向和垂直方向分別進(jìn)行規(guī)劃，建立在線規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，以具體飛機(jī)的線性化

3、橫側(cè)向運(yùn)動(dòng)方程作為等式約束，利用最小值原理，構(gòu)造了哈密爾頓函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)航跡的解算，從而實(shí)現(xiàn)航跡的最優(yōu)控制。利用古典變分極值條件，獲得的微分方程組采用梯度迭代法和一維搜索初值方式相結(jié)合對(duì)其進(jìn)行求解；垂直方向由于約束在數(shù)字預(yù)處理中已解決，則在水平規(guī)劃的基礎(chǔ)上用動(dòng)態(tài)規(guī)劃和樹型搜索相結(jié)合的方法跟隨等效數(shù)字地形。最終得到更加精確可行的三維飛行航跡。 4.在線突然威脅回避的研究。本文采用了一種威脅等效成地形的方法，即將威脅范圍內(nèi)地形迅速抬高