基于速度矢量场的实时航迹规划研究

摘要

随着无人机军事价值的日益凸显，未来战场上无人机将是主力军之一，其面临的飞行环境将越来越复杂，无人机在线实时航迹规划技术将成为必然的发展趋势。
　　本文针对无人机巡航阶段实时航迹规划技术展开研究，致力于快速找到可飞航迹，不苛求全局最优，研究一种适合应用于局域动态环境中的航迹规划方法“基于速度矢量场的航迹规划方法”。其具体内容如下：
　　（1）针对规划空间中不同特征区域建立了速度矢量场模型，其中威胁为规避场场源和导引场场源，目标为牵引场场源，规划点受速度矢量场驱动而实时生成航迹。
　　（2）针对速度矢量场局部陷阱问题进行研究，确立了潜在陷阱的识别方法及规划点陷入陷阱的判断方法，并提出“路标引导法”解决局部陷阱问题。“路标引导法”预先围绕所有潜在陷阱边沿放置“共有路标”和“非共有路标”，若规划点陷入陷阱，则顺序启用相应路标即可实现陷阱脱离。
　　（3）针对动态环境中环境信息更新方法展开研究，确立了环境局部更新机制，实现了环境信息快速更新，保障了算法在动态环境中的有效性和快速性。
　　（4）针对无人机机动约束融合问题进行研究，运用“探测步长法”实现了无人机最小转弯半径约束的融合，保障了航迹的可飞性。
　　本文针对如上提出的方法，设计了规划算法，并开发了相应仿真验证平台，仿真结果表明基于速度矢量场的航迹规划方法是可行的、完备的、快速的，能够应用于实时航迹规划。

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摘 要

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注释表

第一章 绪论

1.1无人机的发展与现状

1.2无人机航迹规划技术的发展与现状

1.3论文主要研究内容与章节安排

第二章 速度矢量场环境建模

2.1环境信息描述

2.2速度矢量场基本原理

2.3速度矢量场建模

2.4航迹生成

2.5速度矢量场法特点

2.6本章小结

第三章 速度矢量场局部陷阱脱离

3.1局部陷阱问题描述

3.2局部陷阱分析

3.3路标引导法

3.4本章小结

第四章 基于速度矢量场航迹规划实现

4.1无人机机动约束

4.2环境信息更新机制

4.3实时航迹规划机制

4.4规划算法设计

4.5算法实时性分析

4.6本章小结

第五章 速度矢量场航迹规划仿真验证

5.1引言

5.3仿真验证实例与分析

5.4航迹优化

5.5本章总结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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