基于多階段航跡預(yù)測(cè)的UAVs實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃.pdf

1、無(wú)人駕駛飛行器（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）又稱(chēng)無(wú)人機(jī)，因其成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越被廣泛使用。UAV最大的優(yōu)勢(shì)在于其研發(fā)、制造和使用的成本遠(yuǎn)低于有人飛機(jī)，因此無(wú)論是軍用還是民用都有著廣闊的前景。隨著各部分技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅單架UAV完成任務(wù)的能力越來(lái)越強(qiáng)，多 UAV協(xié)同的能力也應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)，針對(duì)UAV集群任務(wù)規(guī)劃的研究非常有必要。任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題是UAV自主控制的關(guān)鍵，而任務(wù)規(guī)劃的效果則取決于對(duì)

2、航跡的精確預(yù)測(cè)。然而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，各種不確定的因素將會(huì)給預(yù)測(cè)結(jié)果帶來(lái)較大的偏差。針對(duì)UAV集群的任務(wù)規(guī)劃必須基于由任務(wù)分配子系統(tǒng)、航跡規(guī)劃子系統(tǒng)以及導(dǎo)航控制子系統(tǒng)組成的三級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)完成，而各級(jí)之間的關(guān)系很大程度的決定了任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果。
　　本研究旨在通過(guò)改進(jìn)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)來(lái)提高規(guī)劃效率。多階段航跡預(yù)測(cè)方法包括航跡估計(jì)、折線(xiàn)航跡規(guī)劃、平滑航跡生成及交會(huì)航跡生成幾個(gè)階段。在每個(gè)規(guī)劃周期中，各個(gè)階段的結(jié)果都將被反饋給任務(wù)分配子系統(tǒng)，進(jìn)而優(yōu)化

3、任務(wù)規(guī)劃結(jié)果。航跡估計(jì)階段基于局部A*算法計(jì)算所有UAV與所有目標(biāo)間的路徑。折線(xiàn)航跡規(guī)劃階段在分配結(jié)果已經(jīng)獲得的基礎(chǔ)上基于全局A*算法規(guī)劃折線(xiàn)航跡。航跡平滑階段基于B-spline方法，平面移動(dòng)和高度變化被解耦考慮。UAV集群所處的場(chǎng)景中存在多對(duì)一聯(lián)合任務(wù)時(shí)，還要UAV之間的交會(huì)過(guò)程，并對(duì)原有航跡進(jìn)行修正。修正過(guò)程基于Dubins模型，它具有計(jì)算量小的特點(diǎn)，同時(shí)可以對(duì)航程進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。任務(wù)規(guī)劃的整體能效包括效果和效率兩方面，作為一種實(shí)