無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的航跡規(guī)劃研究.pdf

1、無人機(jī)應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測時，受其飛行性能限制無法一次性的對所有區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，無人機(jī)的飛行航跡直接影響其使用效率。其次，不同的監(jiān)測任務(wù)對航跡規(guī)劃的要求也不同，例如在無人機(jī)平常巡邏時要求其對待監(jiān)測目標(biāo)點(diǎn)的總監(jiān)測時間盡可能的長，而一旦由于某些原因更改待監(jiān)測目標(biāo)點(diǎn)時希望盡快的生成可行航跡或者次優(yōu)航跡。此外，與陸地飛行環(huán)境相比，無人機(jī)在水環(huán)境下飛行具有更大的風(fēng)險性。傳統(tǒng)航跡規(guī)劃僅人工給出飛行航跡點(diǎn)，無人機(jī)根據(jù)此航跡點(diǎn)進(jìn)行飛行，不但無法高效的使用無人

2、機(jī)完成監(jiān)測任務(wù)，而且忽略了無人機(jī)在水環(huán)境中飛行的安全性。因此，研究無人機(jī)水環(huán)境監(jiān)測中的航跡規(guī)劃具有重要意義。本文以用于水環(huán)境監(jiān)測的無人機(jī)為研究對象，根據(jù)不同的監(jiān)測任務(wù)需求規(guī)劃出優(yōu)化的飛行航跡。本文的主要工作總結(jié)如下:
　　 研究了無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，綜述無人機(jī)航跡規(guī)劃現(xiàn)狀及常用算法，提出了其在水環(huán)境監(jiān)測中航跡規(guī)劃的要求，介紹了遺傳算法及模擬退火算法基本特點(diǎn)及算法流程等。
　　 根據(jù)無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的任務(wù)要求，

3、建立了無人機(jī)航跡規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。首先引入了航跡規(guī)劃分層思想，然后對航跡規(guī)劃問題進(jìn)行數(shù)學(xué)描述并研究了航跡約束條件，根據(jù)任務(wù)需求建立了目標(biāo)函數(shù)。
　　 研究了無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的整體航跡規(guī)劃。針對遺傳算法容易陷入局部最優(yōu)解的特點(diǎn)，采用了一種遺傳-模擬退火算法。設(shè)計了一種極坐標(biāo)編碼方式解決了最小步長約束，使用遺傳算法對無人機(jī)整體航跡進(jìn)行求解。然后在該解的基礎(chǔ)上，使用遺傳-模擬退火算法進(jìn)行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，本文采用的遺傳-模擬退火算法