无人机三维航路动态规划及导引控制研究 被引量：9

1

作者 赵锋 杨伟 +1 位作者 杨朝旭 孙绍山 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第2期58-64,共7页

为研究无人机三维航路动态规划,提出了一种工程实用性强的A*三维航路优化算法,将无人机的机动性能、飞行航程、飞行高度等约束条件有效分割到解空间。为了加快搜索速度,引入启发式权重系数对搜索策略进行改进,利用加权值自适应方法对算... 为研究无人机三维航路动态规划,提出了一种工程实用性强的A*三维航路优化算法,将无人机的机动性能、飞行航程、飞行高度等约束条件有效分割到解空间。为了加快搜索速度,引入启发式权重系数对搜索策略进行改进,利用加权值自适应方法对算法的评价函数进行设计,提高航迹点搜索效率,并设计了导引控制律,基于优化算法获取的航路,能够使无人机很好地跟随规划的最优路径,同时生成的期望控制指令充分考虑了无人机本身的机动性能以及实时性要求,解决了航迹规划与航迹跟踪之间的问题,最后进行了仿真验证,结果表明,该方法是可行和有效的,有着较高的优化效率;易于实现,工程实用性强。 展开更多

关键词 无人机 三维航路 动态规划 搜索策略 加权值自适应 导引控制

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水下平台三维航路多约束多指标规划的蚁群策略研究 被引量：5

2

作者 夏卫星 杨晓东 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1795-1803,共9页

为综合考虑各类约束因素和综合性能指标的实际需求,克服传统的单性能(航程)指标优化和地形障碍约束的局限性,从安全性、隐蔽性、快速性角度实现三维海洋环境要素的充分运用,提高三维航路规划算法的有效性和适用性,设计了水下平台三维航... 为综合考虑各类约束因素和综合性能指标的实际需求,克服传统的单性能(航程)指标优化和地形障碍约束的局限性,从安全性、隐蔽性、快速性角度实现三维海洋环境要素的充分运用,提高三维航路规划算法的有效性和适用性,设计了水下平台三维航路多约束多指标规划的蚁群策略。引入了栅格模型对三维海洋空间环境进行描述;充分考虑了水下平台性能、地形、海洋环境以及任务约束,构建了三维航路蚁群规划策略,设计了多约束启发函数和多指标评价函数;对算法进行了仿真验证。结果表明,该算法充分考虑海洋环境要素影响,基于多约束启发函数和多指标评价函数,通过灵活设定规划系数,实现不同性能指标、不同任务约束的三维航路规划,能够较好地符合水下平台的航行需要。 展开更多

关键词 水下平台 三维航路 航路规划 多约束 多指标 蚁群策略

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基于变权重搜索策略无人机航路规划算法 被引量：1

3

作者 赵锋 杨伟 +1 位作者 杨朝旭 孙绍山 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2014年第3期31-35,共5页

通过对A*算法在路径规划中的应用进行研究,提出了一种新的三维航路动态规划方法,通过对搜索策略引入启发式权重系数,利用加权值自适应方法对算法的评价函数进行设计,改善了传统A*算法在大空间中搜索速度低的缺点,提高航迹点搜索效率,同... 通过对A*算法在路径规划中的应用进行研究,提出了一种新的三维航路动态规划方法,通过对搜索策略引入启发式权重系数,利用加权值自适应方法对算法的评价函数进行设计,改善了传统A*算法在大空间中搜索速度低的缺点,提高航迹点搜索效率,同时将无人机的约束条件有效分割到解空间,便于应用于工程实践。基于优化算法规划的最优航路,设计了导引控制律,使无人机很好地跟随规划的路径,同时生成的期望控制指令充分考虑了无人机本身的机动性能以及实时性要求,解决了航迹规划与航迹跟踪之间的问题,最后进行了仿真验证,结果表明:该方法是可行和有效的,有着较高的优化效率;易于实现,工程实用性强。 展开更多

关键词 无人机 三维航路 动态规划 搜索策略 加权值自适应 导引控制

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基于改进流体扰动算法与灰狼优化的无人机三维航路规划 被引量：46

4

作者 姚鹏 王宏伦 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期701-708,共8页

针对复杂地形环境下的无人机三维航路规划问题,提出一种基于改进的扰动流体动态系统与灰狼优化理论的混合航路规划算法.构建改进的扰动流体动态系统数学模型,通过修正初始汇流得到扰动流场,流场流线即可看作规划航路,能有效避免驻点、... 针对复杂地形环境下的无人机三维航路规划问题,提出一种基于改进的扰动流体动态系统与灰狼优化理论的混合航路规划算法.构建改进的扰动流体动态系统数学模型,通过修正初始汇流得到扰动流场,流场流线即可看作规划航路,能有效避免驻点、局部陷阱等问题.通过模拟灰狼群体的等级制度和捕食策略,并引入个体记忆功能和优胜劣汰选择规则,对障碍物反应系数进行寻优.仿真结果表明,规划出的三维航路平滑、可飞,具有良好的避障特性. 展开更多

关键词 复杂地形环境 无人机 三维航路规划 扰动流体动态系统 灰狼优化

原文传递

基于改进蚁群算法的无人机三维航路规划 被引量：30

5

作者 陈谋 肖健 姜长生 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期991-995,共5页

研究了一种基于改进蚁群算法的无人机三维航路规划方法,以保证在敌方防御区域内以最小的被发现概率以及可接受的航程到达目标点。首先对无人机三维航路规划模型进行分析,在此基础上采用蚁群算法对三维航路进行优化。将最短路径的信息反... 研究了一种基于改进蚁群算法的无人机三维航路规划方法,以保证在敌方防御区域内以最小的被发现概率以及可接受的航程到达目标点。首先对无人机三维航路规划模型进行分析,在此基础上采用蚁群算法对三维航路进行优化。将最短路径的信息反馈到系统中作为搜索的指导信号,并改进节点选择方法,以提高应用蚁群算法搜索无人机三维航路的效率。最后将所研究的方法应用于无人机的三维航路规划,仿真结果表明本文方法是有效的。 展开更多

关键词 飞行器控制 导航技术 无人机 三维航路规划 改进蚁群算法 信息素 能见度

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基于流水避石原理的无人机三维航路规划方法 被引量：22

6

作者 梁宵 王宏伦 +1 位作者 李大伟 吕文涛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1670-1681,共12页

借鉴自然界流水避石现象,提出一种基于流体计算的无人机(UAV)三维(3D)航路规划方法。首先介绍了球心位于坐标原点时,球形障碍三维绕流问题的解析解。之后采用旋转平移矩阵与流线数据叠加方法生成了任意位置多障碍同时存在的三维流线。... 借鉴自然界流水避石现象,提出一种基于流体计算的无人机(UAV)三维(3D)航路规划方法。首先介绍了球心位于坐标原点时,球形障碍三维绕流问题的解析解。之后采用旋转平移矩阵与流线数据叠加方法生成了任意位置多障碍同时存在的三维流线。为验证解析解的有效性同时给出该方法基于数值模拟的计算过程,对适合无人机三维航路规划的流体模型和数值求解方法进行了分析,并给出了通过数值模拟求解航路的方法。最后,根据无人机机动约束对流线进行处理得到可飞航路,将航路长度、纵向和横侧向机动次数作为子目标函数对航路进行综合评价。仿真结果表明:解析法航路规划中,圆球障碍的地形建模简单计算量小,航路集中在由起点至终点的航路带间;数值法航路规划适合障碍分布复杂的地形,航路分布于规划空间中。这两种方法的航路平滑,能够满足无人机飞行约束,航路具有绕流意义的最优性,可以避免势场法的局部极小问题,并且可以提供多条备选航路。 展开更多

关键词 无人机 三维航路规划 流体力学 无人机约束 综合评价

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面向低空突防的三维航路规划仿真研究 被引量：11

7

作者 范洪达 叶文 马向玲 《计算机仿真》 CSCD 2004年第2期35-37,154,155,共5页

该文利用Matlab环境下的仿真工具建立了面向低空突防的三维航路规划系统仿真平台,将三维航路分解为水平方向和垂直方向的两个航路并分别应用改进的遗传算法和适应角法进行规划仿真。最后给出了仿真实例。

关键词 三维航路规划 系统仿真平台 遗传算法 MATLAB 遗传算法 飞机 飞行航路

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基于扰动流体动态系统的无人机三维航路规划:方法与应用 被引量：8

8

作者 王宏伦 吴健发 姚鹏 《无人系统技术》 2018年第1期72-82,共11页

本文阐述了基于扰动流体动态系统的复杂地形条件下无人机三维航路规划方法。扰动流体动态系统源于流水避石航路规划方法,但其流体物理学性质被相对简化,因此能够采用解析法进行研究。利用该方法,可以得到光滑、可飞性高的航路,实现无人... 本文阐述了基于扰动流体动态系统的复杂地形条件下无人机三维航路规划方法。扰动流体动态系统源于流水避石航路规划方法,但其流体物理学性质被相对简化,因此能够采用解析法进行研究。利用该方法,可以得到光滑、可飞性高的航路,实现无人机在复杂地形条件下的避障飞行。首先介绍了扰动流体动态系统的基本原理,然后针对经典扰动流体动态系统面临的几个关键性问题,例如局部极小、参数优化、航路可飞性等,分析并列举了相应的改进与解决方案。除三维避障航路规划以外,该方法还广泛应用于目标跟踪、能量最优飞行、区域搜索、电力巡线等特定无人机任务中,体现出较高的应用价值。 展开更多

关键词 扰动流体动态系统 复杂地形 无人机 三维航路规划 流水避石 局部极小

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无人机三维航路规划技术研究及发展趋势 被引量：7

9

作者 胡中华 赵敏 姚敏 《计测技术》 2009年第6期6-9,共4页

由于搜索空间巨大,三维航迹规划一直是航迹规划中的难点,而无人机只有进行精确的三维航迹规划才能提高低空突防的成功率。本文描述了无人机在线航路规划的影响因素,分析了无人机动力学约束及威胁场约束,探讨了无人机航路几何建模方法及... 由于搜索空间巨大,三维航迹规划一直是航迹规划中的难点,而无人机只有进行精确的三维航迹规划才能提高低空突防的成功率。本文描述了无人机在线航路规划的影响因素,分析了无人机动力学约束及威胁场约束,探讨了无人机航路几何建模方法及三维航路规划算法的研究概况,并着重分析了三维航路规划算法如禁忌搜索、人工势场法、粒子群优化算法、Dijkstra算法及A*算法。最后,阐述了无人机三维航路规划面临的关键问题及发展趋势。 展开更多

关键词 无人机 三维航路规划 禁忌搜索 人工势场

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基于凸面体圆弧航路的无人机自主避障算法 被引量：5

10

作者 郭剑东 王康 李志宇 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期653-660,共8页

为解决无人机飞行过程中障碍物规避问题,提出一种新的三维自主避障算法.首先,根据障碍物的若干信息利用标准凸面体对不规则障碍物进行数学建模,用一个或多个标准凸面体覆盖障碍物整体或关键部分;然后,根据障碍物模型设计圆弧规避航路算... 为解决无人机飞行过程中障碍物规避问题,提出一种新的三维自主避障算法.首先,根据障碍物的若干信息利用标准凸面体对不规则障碍物进行数学建模,用一个或多个标准凸面体覆盖障碍物整体或关键部分;然后,根据障碍物模型设计圆弧规避航路算法,将避障问题转化为跟踪规避航路控制问题,并定义避障判定、避障方向判断和成功避障规则;最后,结合非线性制导律和高度通道控制,实现无人机实时三维航路跟踪与自主避障.非线性数值仿真结果表明,避障算法能够有效地规避障碍物且三维航路跟踪精度好,能够应用于无人机的避障飞行任务. 展开更多

关键词 无人机 圆弧航路 自主避障 非线性制导律 三维航路跟踪

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基于流水避石原理的无人机三维航路规划 被引量：6

11

作者 王宏伦 姚鹏 +1 位作者 梁宵 吕文涛 《电光与控制》 北大核心 2015年第10期1-6,共6页

对一种新颖的基于流水避石原理的无人机三维航路规划技术进行了阐述。复杂地形条件下具有全局最优性的无人机三维航路规划问题,不但要考虑地形对飞行安全的影响,还要考虑无人机自身的性能约束,最终规划出三维空间内可供无人机实际飞行... 对一种新颖的基于流水避石原理的无人机三维航路规划技术进行了阐述。复杂地形条件下具有全局最优性的无人机三维航路规划问题,不但要考虑地形对飞行安全的影响,还要考虑无人机自身的性能约束,最终规划出三维空间内可供无人机实际飞行的平滑航路。传统航路规划算法在计算复杂度、航路平滑性等方面难以令人满意。流水避石航路规划算法受自然界流水避开岩石并最终到达目标点的现象启发, 展开更多

关键词 无人机 三维航路规划 复杂地形 流水避石

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三维真实地形环境下无人机救援航路规划方法 被引量：6

12

作者 梁宵 王宏伦 +1 位作者 孟光磊 陈侠 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1183-1187,共5页

利用无人机(UAV)的三维飞行能力,采用优化方法规划路径,能够使其在救援任务中比地面车辆以更短的时间到达救援区域,提高救援效率.针对真实的地理环境,根据无人机约束采用均匀化网格方法进行地形建模,之后根据地形数据的特点设计适合数... 利用无人机(UAV)的三维飞行能力,采用优化方法规划路径,能够使其在救援任务中比地面车辆以更短的时间到达救援区域,提高救援效率.针对真实的地理环境,根据无人机约束采用均匀化网格方法进行地形建模,之后根据地形数据的特点设计适合数学计算与求解的数据结构.最后设计了包含偏离代价、高度代价、地形跟随/回避代价、威胁代价和安全距离代价的综合性能指标函数,并采用航路点交叉和网格搜索代替航路点搜索的方法,对蚁群算法进行改进完成航路规划.仿真结果表明:本文方法能够直接处理三维地形数据,在保持地貌的前提下,完成了无人机的三维航路规划任务,得到满足无人机约束的三维最优航路,提高了航路规划方法的实用价值. 展开更多

关键词 无人机(UAV)救援 三维航路规划 蚁群算法 数字地图 真实地形

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基于综合改进RRT算法的无人机三维航路规划 被引量：3

13

作者 王康 郭剑东 桑标 《计算机仿真》 北大核心 2021年第9期40-44,69,共6页

针对复杂飞行环境下的无人机三维航路规划问题,提出了一种基于快速扩展随机树(RRT)的综合改进航路规划算法。根据实际复杂任务环境,建立三维任务空间模型,并考虑无人机性能约束;通过引入基于概率的启发式策略引导节点扩展方向,加入贪婪... 针对复杂飞行环境下的无人机三维航路规划问题,提出了一种基于快速扩展随机树(RRT)的综合改进航路规划算法。根据实际复杂任务环境,建立三维任务空间模型,并考虑无人机性能约束;通过引入基于概率的启发式策略引导节点扩展方向,加入贪婪策略提高终点扩展方向节点生长速度;提出动态引力步长策略在保证节点搜索概率完备性的同时,降低节点扩展方向的随机性;设计平滑度优化方法改善规划航路曲折问题。仿真结果表明,综合改进RRT算法整体性能较好,具有良好的避障特性。 展开更多

关键词 无人机 复杂环境 三维航路规划 快速扩展随机树

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基于图像分割算法的地形跟随航路规划 被引量：2

14

作者 杨新勇 鲁艺 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期85-87,94,共4页

使用数学形态学分水岭变换的图像分割算法,提取了基于真实地形的地形特征谷底线,实现三维地形跟随航路规划,克服了人为引入三维真实地形而造成的建模难度大、规划空间"维数爆炸"、收敛速度慢等现象。仿真结果表明,该方法生成... 使用数学形态学分水岭变换的图像分割算法,提取了基于真实地形的地形特征谷底线,实现三维地形跟随航路规划,克服了人为引入三维真实地形而造成的建模难度大、规划空间"维数爆炸"、收敛速度慢等现象。仿真结果表明,该方法生成的规划空间小、规划时间短且易于实现。 展开更多

关键词 三维航路规划 分水岭变换 图像分割 数学形态学

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基于电子海图的AUV多约束航路规划方法 被引量：2

15

作者 赵玉新 金娜 刘厂 《中国航海》 CSCD 北大核心 2016年第2期11-14,23,共5页

电子海图涵盖丰富的地物信息,通过对S-57标准电子海图进行信息提取和融合,得到接近真实航行环境的三维规划空间。在此基础上,根据三维规划的需要扩展二维A^＊算法,并结合航路规划中常考虑的多种约束对A＊规划算法进行改进。试验结果表... 电子海图涵盖丰富的地物信息,通过对S-57标准电子海图进行信息提取和融合,得到接近真实航行环境的三维规划空间。在此基础上,根据三维规划的需要扩展二维A^＊算法,并结合航路规划中常考虑的多种约束对A＊规划算法进行改进。试验结果表明：基于电子海图的自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）多约束航路规划方法能模拟出较为真实的规划空间,提出的规划算法能规划出符合多种规划约束的三维路径。 展开更多

关键词 水路运输 S-57电子海图 自主式水下航行器 三维航路规划 A＊算法

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基于动态流体扰动原理的三维滚动航路规划 被引量：6

16

作者 姚鹏 王宏伦 刘畅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2280-2287,共8页

针对复杂环境中存在运动目标、移动威胁与突发威胁等多种情况,将动态流体扰动算法与滚动优化策略相结合,进行无人机(UAV)三维动态航路规划.基于移动目标运动信息与威胁运动信息引入相对初始流场,用扰动矩阵量化表示障碍物或威胁对相对... 针对复杂环境中存在运动目标、移动威胁与突发威胁等多种情况,将动态流体扰动算法与滚动优化策略相结合,进行无人机(UAV)三维动态航路规划.基于移动目标运动信息与威胁运动信息引入相对初始流场,用扰动矩阵量化表示障碍物或威胁对相对初始流场的扰动影响,计算相对扰动流场,进而得到实际流场流线即无人机规划航路.充分利用实时环境信息,综合考虑未来运动态势,在有限时域内采用动态流体扰动算法规划出可选航路,然后构建目标函数,滚动优化反应系数,实现在线航路规划.仿真结果表明,该算法能较好地适用于复杂动态环境. 展开更多

关键词 无人机(UAV) 三维动态航路规划 复杂环境 动态流体扰动 滚动优化

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