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随着自动化控制,计算机信息技术和网络通信技术的发展,现代无人机技术有了很大的变革,其自身所能承担的任务也越来越多。任务增加和复杂性的加剧对无人机自身的自主飞行能力也提出了更高的要求,不但要求无人机能够完成飞行任务,并且在执行任务过程中各种代价都要求降低到一个限定的范围内。一种有效的解决途径就是无人机任务规划技术,而在无人机任务规划系统中,航迹规划作为其重要的组成部分,同样发挥着重要的作用。
无人机航迹规划是指在特定约束条件下,寻找满足无人机机动性能以及环境条件限制的,从起点到目标点的最优飞行轨迹,它是无人机任务规划系统的关键技术,也是实现无人机自主飞行的技术保障。本文是以无人机地面站软件系统集成为背景,对无人机航迹规划技术中的关键问题进行了研究。主要工作如下:
1.在无人机进行低空飞行过程中,将面临极其复杂的战场环境。本文研究了两种不同的威胁处理方法,选择将威胁信息等效为电子地图方法对威胁进行处理,有效降低了航迹规划过程的复杂度。分别对探测威胁、火力攻击威胁和天气威胁进行了研究,对雷达的作用范围、探测概率以及地空导弹和火炮的杀伤概率做了相关分析,建立了这几种威胁的等效地形模型。
2.为了对机载传感器在无人机飞行过程中的工作状态进行实时监控,即传感器的波束覆盖范围进行实时观察,本文研究了合成孔径雷达和光学传感器的相关参数,分别建立了相应的模型,完成了对传感器覆盖范围的仿真分析。
3.分析了无人机的飞行任务,研究了几种常见的无人机航迹规划算法,建立了无人机航迹规划模型。针对稀疏A*算法进行了仿真分析并且对稀疏A*算法进行了改进,主要是对稀疏A*算法中搜索步长的问题进行了改进,有效的减少了航迹的总代价和航迹节点的数目,为航迹规划系统节省了内存空间,在实际应用中有很重要的意义。