数学建模论文_无人机自主飞行航迹规划问题

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1、题目无人机自主飞行航迹规划问题摘要本文分别研究了基于二维平面和三维空间的最优航迹规划问题。对于第一问，我们在忽略地形和无人机操作性能等因素影响的基础上，将影响无人机飞行的“敌方雷达威胁”和“飞行燃油代价”两个因素进行了量化处理，建立了雷达威胁模型和燃油代价模型，并在这两个模型的基础上建立了基于二维平面的最优航迹规划模型。在求解该模型时，我们依据图论中的相关理论，将二维平面划分成了若干网格，然后使用Dijkstra算法来求最优航迹。对于第二问，我们在第一问的模型的基础上，同时考虑了地形因素和无人机的操作性能（主要是拐弯

2、），增加了“无人机飞行高度代价”和“无人机操作性能”两个指标，并对其进行了量化处理。同时，我们对雷达威胁模型进行了适当的简化，建立了一个较复杂的、基于三维空间的最优航迹规划模型。在求解该模型时，我们将三维空间划分为若干个小方块，在“无人机操作性能”作为补充约束条件的基础上，采用蚁群算法，得到了最优航迹。在建立以上两个模型的基础上，我们对每个模型的可行性分别进行了分析。由于规划的约束条件众多而且模糊性大、研究的各因素之间的相互联系及不同种类无人机的控制方式和任务情况各异，因而模型存在着一定的缺陷。我们用MATLAB对建

3、立的两个模型进行了仿真，分别得到了基于二维平面的最优航迹和基于三维空间最优航迹。此外，我们分析了所建模型的优缺点，并对模型的完善进行了进一步的探索。关键词：最优航迹Dijkstra算法蚁群算法MATLAB仿真目录1.问题的重述------------------------------------------------------------------------------------22.问题的分析--------------------------------------------------------

4、----------------------------23.模型假设----------------------------------------------------------------------------------------34.符号说明----------------------------------------------------------------------------------------35.模型的建立-----------------------------------

5、--------------------------------------------------35.1问题一模型的分析、建立与求解-----------------------------------------------------35.2问题二模型的分析、建立与求解-----------------------------------------------------66.模型的可行性分析与仿真-------------------------------------------------------

6、------------96.1模型的可行性分析-----------------------------------------------------------------------96.2模型的仿真-------------------------------------------------------------------------------107.模型的评价、改进及推广---------------------------------------------------------------

7、----128.参考文献----------------------------------------------------------------------------------------149.附录----------------------------------------------------------------------------------------------1520一、问题的重述无人机的发展至今已有70多年的历史，其军事应用主要是执行各种侦察任务。随着无人机平台技术和机载遥感技

8、术的不断发展，它的军事应用范围已经得到大大的扩展，并且这种扩展还将持续下去，如通信中继、军事测绘、电子对抗、信息攻击等。特别是精确制导武器技术的发展，又使它成为搭载这种武器的理想平台。众所周知，“自主飞行”的能力是无人驾驶飞机所必须具有的。如果要实现无人驾驶飞机的自主飞行,那么就要求无人驾驶飞机具有相当程度的飞行航迹规划能力。无人机的航迹规划是