多旋翼無人機航跡規(guī)劃與監(jiān)控研究.pdf

1、多旋翼無人機具有可垂直起降、機動性強、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、安全性高等優(yōu)點，在軍事偵察、氣象勘測、搶險救災(zāi)、管道探測等方面具有重大的實用價值和廣闊的發(fā)展前景。本文就航跡規(guī)劃與監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵的問題開展深入的研究，目標(biāo)是開發(fā)一套具備航跡規(guī)劃、視景顯示和狀態(tài)監(jiān)測功能的地面監(jiān)控系統(tǒng)。借鑒國內(nèi)外知名的研究成果，并結(jié)合主流的技術(shù)，確定了研究思路:首先利用地形模擬和威脅建模的方法構(gòu)建飛行環(huán)境，并在此基礎(chǔ)之上，分別利用稀疏A*算法和基于正交策略的粒子群算

2、法對多旋翼無人機的航跡進行規(guī)劃，最后，模塊化設(shè)計地面監(jiān)控系統(tǒng)。
　　在航跡規(guī)劃方面，將飛行約束和環(huán)境威脅因素納入搜索策略中，有效地裁剪搜索空間，給出了一種適用于三維航跡規(guī)劃的稀疏A*算法。在合理設(shè)計代價函數(shù)之后，給出了基于稀疏A*算法的三維航跡規(guī)劃的仿真結(jié)果。在分析比較了全局版本和局部版本的粒子群算法之后，給出了一種用正交試驗提高算法穩(wěn)定性和收斂速度的改進策略。同樣地，仿真實現(xiàn)了基于正交策略的粒子群算法的三維航跡規(guī)劃。
　　

3、在軟件設(shè)計方面，為提高系統(tǒng)的靈活性與兼容性，采用模塊化的設(shè)計思想搭建了基于MFC的地面監(jiān)控界面。地面監(jiān)控界面中設(shè)計了通信控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、命令控制模塊、數(shù)據(jù)保存模塊和航跡規(guī)劃模塊。航跡規(guī)劃模塊采用Google map API實現(xiàn)地圖定位，并將運行于MATLAB的規(guī)劃算法封裝成COM組件加載到航跡規(guī)劃模塊中。3D視景顯示模塊采用UDP通信實現(xiàn)FlightGear與地面監(jiān)控界面的數(shù)據(jù)交互。經(jīng)過測試，軟件能夠?qū)崿F(xiàn)航跡規(guī)劃、視景顯示、狀態(tài)