基于ADS-B制式的無(wú)人機(jī)沖突解脫方法與避險(xiǎn)裝備研究.pdf

1、由于在民用與軍用領(lǐng)域廣泛的用途，無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了很大程度的發(fā)展。隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用數(shù)量的增加，低空空域變得越來(lái)越擁擠，無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中的安全受到越來(lái)越大的威脅。無(wú)人機(jī)的安全性能特別是防相撞能力是影響無(wú)人機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要因素，無(wú)人機(jī)感知避讓技術(shù)是防止無(wú)人機(jī)發(fā)生相撞事故的重要保證。ADS-B具有全面、更新快、精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)，能夠與地面操作人員進(jìn)行交互，隨著ADS-B的問(wèn)世，避險(xiǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從有人到無(wú)人的跨越。無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)問(wèn)題分為沖突探測(cè)與沖突

2、解脫，論文基于ADS-B技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)問(wèn)題展開(kāi)了研究。
　　首先，對(duì)ADS-B技術(shù)進(jìn)行全面分析，并與二次雷達(dá)進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)出ADS-B系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)問(wèn)題中的優(yōu)越性，結(jié)合無(wú)人機(jī)飛行最小間隔，建立了基于ADS-B與無(wú)人機(jī)性能的沖突探測(cè)模型，詳細(xì)介紹了沖突感知過(guò)程和沖突解脫模型。
　　其次，針對(duì)避險(xiǎn)問(wèn)題需要最大限度降低解脫代價(jià)的問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的蟻群算法。根據(jù)自然選擇規(guī)則，采用參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，在算法不同階段平衡軌跡與能

3、見(jiàn)度相對(duì)重要程度，并且引入擾動(dòng)因子，將轉(zhuǎn)移概率合理分配到優(yōu)化各個(gè)階段，防止算法早熟。通過(guò)仿真驗(yàn)證，所提出的算法有更高的收斂精度，并且成功解決了2架無(wú)人機(jī)沖突解脫問(wèn)題。
　　然后，針對(duì)當(dāng)優(yōu)化對(duì)象規(guī)模擴(kuò)大，蟻群算法收斂速度不能滿足需要的問(wèn)題，利用蟻群算法易擴(kuò)展的特點(diǎn)，通過(guò)分析其他算法，提出一種新的遺傳蟻群融合算法，利用遺傳算法初期收斂速度快的特點(diǎn)先形成較優(yōu)解空間，然后用蟻群算法對(duì)解空間進(jìn)一步優(yōu)化。設(shè)計(jì)了融合算法銜接條件，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)視器

4、及時(shí)進(jìn)行算法切換，以避免多余迭代，在遺傳階段引入染色體相似度概念，合理安排交叉與變異概率，改善遺傳算法形成的解空間。仿真結(jié)果表明，融合算法在收斂速度與精度方面有很大提高，以4架無(wú)人機(jī)為例，成功實(shí)現(xiàn)多無(wú)人機(jī)沖突解脫，驗(yàn)證了改進(jìn)策略的有效性。該算法作為一種通用優(yōu)化算法，也可應(yīng)用到目標(biāo)識(shí)別，路徑規(guī)劃等問(wèn)題中，具有重要的研究意義與廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
　　最后，搭建了基于ADS-B制式的無(wú)人機(jī)避險(xiǎn)裝備，包括移動(dòng)地面指揮平臺(tái)與機(jī)載避險(xiǎn)裝備，利用