基于多階段航跡預(yù)測的UAVs實時任務(wù)規(guī)劃.pdf

1、無人駕駛飛行器（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）又稱無人機，因其成本低、適應(yīng)性強、隱蔽性好等優(yōu)點而越來越被廣泛使用。UAV最大的優(yōu)勢在于其研發(fā)、制造和使用的成本遠低于有人飛機，因此無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)的能力越來越強，多 UAV協(xié)同的能力也應(yīng)越來越強，針對UAV集群任務(wù)規(guī)劃的研究非常有必要。任務(wù)規(guī)劃問題是UAV自主控制的關(guān)鍵，而任務(wù)規(guī)劃的效果則取決于對

2、航跡的精確預(yù)測。然而在現(xiàn)實應(yīng)用中，各種不確定的因素將會給預(yù)測結(jié)果帶來較大的偏差。針對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)組成的三級結(jié)構(gòu)來完成，而各級之間的關(guān)系很大程度的決定了任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果。
　　本研究旨在通過改進任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)來提高規(guī)劃效率。多階段航跡預(yù)測方法包括航跡估計、折線航跡規(guī)劃、平滑航跡生成及交會航跡生成幾個階段。在每個規(guī)劃周期中，各個階段的結(jié)果都將被反饋給任務(wù)分配子系統(tǒng)，進而優(yōu)化

3、任務(wù)規(guī)劃結(jié)果。航跡估計階段基于局部A*算法計算所有UAV與所有目標間的路徑。折線航跡規(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)劃折線航跡。航跡平滑階段基于B-spline方法，平面移動和高度變化被解耦考慮。UAV集群所處的場景中存在多對一聯(lián)合任務(wù)時，還要UAV之間的交會過程，并對原有航跡進行修正。修正過程基于Dubins模型，它具有計算量小的特點，同時可以對航程進行準確的估計。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