無人機雙機協(xié)同航跡規(guī)劃技術(shù)研究.pdf

1、多架無人機協(xié)同合作能縮短任務(wù)執(zhí)行時間，提高任務(wù)完成質(zhì)量，讓機群優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，是未來無人機發(fā)展的必然趨勢。隨著飛行環(huán)境的日益復(fù)雜，協(xié)同航跡規(guī)劃技術(shù)逐漸成為保障多無人機系統(tǒng)自主安全飛行的重要手段，具有非常重要的研究意義。本文主要研究兩架無人機巡航階段的協(xié)同航跡規(guī)劃技術(shù)，以速度矢量場法為核心設(shè)計協(xié)同規(guī)劃算法，致力于快速為雙機生成安全可飛的航跡，并在規(guī)劃過程中實現(xiàn)雙機在空間和時間上的協(xié)同。
　　首先，完成雙機協(xié)同關(guān)系的定義，明確了本文

2、的研究目標(biāo)；在二維空間中，對雙機協(xié)同規(guī)劃問題進行數(shù)學(xué)建模，建立了雙機協(xié)同控制模型，將規(guī)劃空間轉(zhuǎn)換為速度矢量場的作用空間，實現(xiàn)雙機編隊問題的數(shù)學(xué)描述。
　　其次，設(shè)計了雙機協(xié)同控制方法，對原有的速度矢量場模型加以改進，將 leader-follower法、Motor Schema結(jié)構(gòu)和速度矢量場法相融合，并修改了合速度的計算方法，將速度分量乘以可實時配置的控制參數(shù)后再進行矢量疊加，保證可以根據(jù)實際環(huán)境動態(tài)調(diào)整雙機的規(guī)劃速度。

3、　　然后，在協(xié)同航跡規(guī)劃實現(xiàn)上，采用路標(biāo)導(dǎo)引法解決速度矢量場陷阱問題；對無人機約束融合方法進行研究，實現(xiàn)無人機最小轉(zhuǎn)彎半徑約束和航跡免碰撞約束的融合；設(shè)計了臨時目標(biāo)點選擇和探測步長調(diào)整兩種協(xié)調(diào)機制來保證雙機的協(xié)同關(guān)系；研究環(huán)境更新方法，采用局部更新策略，保證算法可以應(yīng)用于動態(tài)變化的環(huán)境。
　　最后，設(shè)計了雙機協(xié)同規(guī)劃算法，并開發(fā)了仿真測試軟件，完成了對算法的仿真驗證。仿真結(jié)果表明：雙機協(xié)同規(guī)劃算法是合理可行的，快速性強，能夠有效地