無人機航路規(guī)劃算法研究與應用.pdf

1、由于無人機(UAV)的零人員傷亡，成本低，生存能力強，機動性好，使用性強等特性，使得其在在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中有極其重要的作用，在民用領域更有廣闊的應用前景；近年來，UAV技術引起了世界范圍內的廣泛關注和研究熱潮。
　　 智能化程度是衡量UAV性能的主要指標之一。無人機航路規(guī)劃作為UAV任務規(guī)劃系統(tǒng)中一個重要組成部分，對實現(xiàn)無人的自主飛行，使UAV順利完成飛行使命起著關鍵作用。所以預先在UAV執(zhí)行飛行任務偵察區(qū)域內，就該區(qū)域內的偵察目標、

2、低空飛行時的山體障礙、地面火力布控等威脅情況，給無人機規(guī)劃出一條實際可行的飛行航路，使UAV跟蹤規(guī)劃好的飛行航路完成飛行任務，這樣可以減小UAV被敵發(fā)現(xiàn)和減少UAV飛行代價，從而顯著提高UAV的生存能力和偵察效率。
　　 本論文的研究內容和成果如下:
　　 (1)提出將量子粒子群算法應用于UAV航路規(guī)劃中。量子粒子群算法克服了UAV參考航跡規(guī)劃中全局最優(yōu)與信息處理量之間的矛盾；該算法增強了基本粒子群粒子個體之間的信息交流

3、，克服了群體粒子盲目的隨機搜索，加快粒子收斂速度。克服了經(jīng)典粒子群算法中參數(shù)選擇問題以及粒子群算法易陷入局部極值問題。
　　 (2)研究了UAV不規(guī)則威脅體回避技術，解決圓形和凸多邊性(不規(guī)則體)威脅體的回避問題。傳統(tǒng)對威脅體的規(guī)避，往往把所有威脅體等同化，即相同威脅體的路徑規(guī)劃。但是實際無人機偵察環(huán)境存在的是不同潛在威脅體。因此，基于相同威脅體的路徑規(guī)劃顯然與實際偵察環(huán)境存在較大差距，而研究基于不同威脅體的路徑規(guī)劃則更接近實際

4、，更具有現(xiàn)實意義。為了準確把握不同威脅體在局部范圍內對UAV的威脅程度，本文從理論上研究了局部威脅區(qū)域內的飛行路徑選擇原則，提出了不規(guī)則威脅體的回避方法。
　　 (3)將威脅模型與飛行距離統(tǒng)一量化來衡量測定航路可行性能。對UAV常規(guī)飛行航路和多目標點飛行偵察航路兩種情況進行研究，將飛行距離和威脅懲罰作為適應度函數(shù)。使得飛行路線實際可行且飛行代價最小。針對UAV低空突訪的特點，建立UAV飛行環(huán)境和航路規(guī)劃模型，文中目標函數(shù)主要考慮