小型飛行器面向三維環(huán)境的自主路徑規(guī)劃.pdf

1、專業(yè)學位碩士學位論文小型飛行器小型飛行器面向三維環(huán)境的自主路徑規(guī)劃面向三維環(huán)境的自主路徑規(guī)劃AutonomousPathPlanningfMicroAerialVehiclesin3DEnvironment作者姓名：萬龍工程領域：控制工程學號：31509094指導教師：于海晨完成日期：201763大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文I摘要隨著人工智能領域的快速發(fā)展，小型飛行

2、器在生產和生活中得到進一步普及，但現(xiàn)階段絕大部分的飛行器都需要在空曠的環(huán)境下依賴人為操控才能進行飛行。如何通過搭載傳感器并進行算法設計，使小型飛行器具備在復雜環(huán)境中完成自主飛行任務的能力成為了近年移動機器人領域的研究熱點，其中的核心模塊是飛行器的自主路徑規(guī)劃。進行路徑規(guī)劃的環(huán)境可分為已知環(huán)境和未知環(huán)境，本論文針對這兩種環(huán)境，分別提出基于先驗環(huán)境地圖的路徑規(guī)劃方法和面向未知環(huán)境的三維路徑規(guī)劃方法?；谙闰灜h(huán)境地圖的路徑規(guī)劃方法是在通過Ve

3、lodyneVLP16三維激光和3DNDT算法獲得先驗地圖的基礎上，運用改進的A算法進行全局路徑的尋優(yōu)，結合對局部動態(tài)環(huán)境的感知與規(guī)劃，實現(xiàn)飛行器基于先驗環(huán)境固定高度自主飛行任務。這其中，對于傳統(tǒng)A算法的改進主要包括優(yōu)化評估函數(shù)、安全屬性引入、路徑的平滑以及算法的加速，通過仿真實驗進行了優(yōu)化前后的對比。該路徑規(guī)劃方法中，對于局部動態(tài)環(huán)境的感知與規(guī)劃應用了二維激光傳感器來獲得局部地圖，使用預設路徑的策略對局部路徑進行二次判斷及調整，最終實

4、現(xiàn)了飛行器的全局路徑規(guī)劃。針對未知環(huán)境的三維路徑規(guī)劃，本論文提出了一種基于雙目視覺的三維路徑規(guī)劃算法。該算法使用雙目視覺傳感器實時獲取局部環(huán)境信息，在深度圖像上分析環(huán)境中障礙物的分布。通過借鑒動態(tài)窗口算法的思想，運用三維路徑規(guī)劃模型尋找局部最優(yōu)路徑，將全局路徑規(guī)劃轉化為局部路徑規(guī)劃的疊加。該方法通過使用雙目視覺傳感器獲取飛行器所處的環(huán)境信息，從二維的深度圖像上提取環(huán)境的三維信息，利用預設路徑模型策略快速尋找到局部最優(yōu)路徑，最終實現(xiàn)了小型