動態(tài)環(huán)境下多無人機協(xié)同控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來，無人機技術(shù)無論在軍用還是在民用上，都是研究領(lǐng)域的關(guān)注熱點。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）技術(shù)也獲得了不斷的發(fā)展，但是與此同時，需求的不斷增加，戰(zhàn)場環(huán)境變得越來越復(fù)雜，需要執(zhí)行的任務(wù)變得越來越多樣，單架無人機的能力有限，已無法獨自完成復(fù)雜的任務(wù)，多無人機協(xié)同作業(yè)成為了研究人員關(guān)注的重點問題。
　　多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃是無人機執(zhí)行任務(wù)的基礎(chǔ)和前提。如果沒有航跡的規(guī)劃，無

2、人機無法知道如何到達(dá)指定地點。航跡規(guī)劃的目的就是根據(jù)各架無人機所被分配的具體任務(wù)，為每架無人機規(guī)劃出從起點到終點的飛行軌跡，對各無人機航跡之間的相互關(guān)系協(xié)調(diào)處理，使最終能夠達(dá)到整體收益最高、代價最小等目的。
　　在實際的探測、戰(zhàn)場等環(huán)境中，無人機的飛行環(huán)境是極其復(fù)雜的，會有各種突發(fā)的情況產(chǎn)生，此時就不僅需要在已知的環(huán)境下進(jìn)行無人機系統(tǒng)實施方案的預(yù)先規(guī)劃，還需要對預(yù)先規(guī)劃的方案進(jìn)行修正或能夠快速的給出一個更切合實際的在線實時動態(tài)方案

3、。
　　本文的主要工作包括：
　　（1）研究了無人機航跡規(guī)劃的基礎(chǔ)建模。對無人機的物理性能、規(guī)劃環(huán)境進(jìn)行分析，將問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)函數(shù)的形式表現(xiàn)出來，并分析無人機航跡規(guī)劃已有的相關(guān)理論，進(jìn)行總結(jié)。
　?。?）通過對問題的分析，為了能夠快速的給出無人機系統(tǒng)的規(guī)劃方案，選擇采用具備很多良好特性的快速擴(kuò)展隨機樹算法進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)隨機擴(kuò)展點的選擇方式、選擇概率的值、引入航跡評價啟發(fā)信息、裁剪冗余的RRT節(jié)點，以及對航線路徑進(jìn)行平滑

4、，實現(xiàn)單架無人機的快速路徑規(guī)劃。
　?。?）對于動態(tài)環(huán)境下單架無人機航跡規(guī)劃問題，通過引入時間軸的方法將二維搜索空間擴(kuò)展到三維搜索空間，解決含有動態(tài)障礙物環(huán)境的航跡規(guī)劃問題。
　　（4）研究多無人機協(xié)同控制技術(shù)。對于多無人機時域協(xié)同問題，分析時序、時間方面的約束，通過引入“協(xié)同系數(shù)”的方法對航跡進(jìn)行整體的綜合評價；對于多無人機空域協(xié)同問題，將此問題轉(zhuǎn)化為動態(tài)環(huán)境下的航跡規(guī)劃問題，即把另一架無人機看作是“動態(tài)障礙物”。最終設(shè)計