飛行器航跡規(guī)劃方法研究.pdf

1、航跡規(guī)劃是機(jī)器人學(xué)的重要研究領(lǐng)域,同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)飛行器自動(dòng)導(dǎo)航的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),無(wú)論在理論還是實(shí)際應(yīng)用上都具有重大意義.該論文針對(duì)飛行器的不同任務(wù),圍繞飛行器航跡自動(dòng)搜索方法進(jìn)行了深入的研究:(1)航跡規(guī)劃建模;(2)飛行器離線航跡規(guī)劃;(3)飛行器在線航跡規(guī)劃;(4)基于進(jìn)化計(jì)算的航跡規(guī)劃方法;(5)飛行器多航跡規(guī)劃;(6)多飛行器的協(xié)調(diào)航跡規(guī)劃.圍繞航跡規(guī)劃建模問題,作者進(jìn)行了三個(gè)方面的研究:首先,給出了一種新的三維規(guī)劃環(huán)境表示方法,該

2、方法通過采用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示不同的環(huán)境要素,不僅減少了傳統(tǒng)規(guī)劃方法構(gòu)建搜索圖所需要的計(jì)算量,而且當(dāng)戰(zhàn)區(qū)環(huán)境發(fā)生變化時(shí),可以及時(shí)有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)更新,較好地滿足了實(shí)時(shí)應(yīng)用的要求;其次,將飛行航跡表示為三維空間中的一系列航跡節(jié)點(diǎn),可以通過調(diào)整航跡節(jié)點(diǎn)的數(shù)目來達(dá)到所需要的航跡精度;最后,給出了一種既可提高飛行器的生存概率,又便于計(jì)算的代價(jià)函數(shù)定義,并給出了一種基于模糊推理的代價(jià)因子權(quán)系數(shù)確定方法.在基于進(jìn)化計(jì)算的飛行器三維航跡規(guī)劃方法研究過程

3、中,作者將進(jìn)化計(jì)算的基本原理與具體的航跡規(guī)劃問題相結(jié)合,通過采用變長(zhǎng)實(shí)值基因編碼以及特定的進(jìn)化算子,使得新的規(guī)劃算法可以有效地處理各種航跡約束條件,并根據(jù)規(guī)劃環(huán)境自動(dòng)地調(diào)整航跡的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù),實(shí)時(shí)地生成優(yōu)化航跡.飛行器多航跡規(guī)劃是實(shí)際應(yīng)用過程中常常遇到的一個(gè)基本問題.為了解決這一問題,在基于進(jìn)化的航跡規(guī)劃算法基礎(chǔ)之上,作者提出了一種新的飛行器多航跡規(guī)劃方法.該算法通過采用K-均值聚類,可以方便地根據(jù)規(guī)劃環(huán)境和任務(wù)需求確定生成的航跡數(shù)目;通過

4、將航跡按其空間分布進(jìn)行聚類,可以獲得分布較廣的多條飛行航跡;同時(shí)多種群進(jìn)化適合于并行計(jì)算,從而進(jìn)一步提高了規(guī)劃速度.最后論文針對(duì)多飛行器的協(xié)調(diào)航跡規(guī)劃問題展開研究.設(shè)計(jì)了一種新的協(xié)同進(jìn)化算法,并給出了一種多飛行器協(xié)調(diào)航跡規(guī)劃算法.在該算法中,不同飛行器的潛在航跡形成各自的子種群,并在這些子種群內(nèi)部完成優(yōu)化.不同飛行器間的協(xié)調(diào)關(guān)系則根據(jù)航跡評(píng)價(jià)函數(shù)來進(jìn)行調(diào)整.該算法可以有效利用各種環(huán)境信息,處理各種航跡約束,并實(shí)時(shí)地為每個(gè)飛行器生成滿足要