二维动态环境下无人机自主航路规划设计与仿真

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文二维动态环境下无人机自主航路规划设计与仿真作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：徐振冬刘辉林教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学计算机应用技术2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：赵海教授赵宏教授、孟莉高工东北大学2014年6月万方数据AThesisinComputerApplicationTechnologyDesignandSimulationonAutonomousRoutePlanningforUAVintheTwo--dimensionalDyna

2、micEnvironmentByXuZhendongSupervisor：ProfessorLiuHuilinNortheasternUniversityJanuary2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：篌氓冬日期：20l4-年6周2『臼学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文

3、的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口--年E]一年半口两年一学位论文作者签名：保扳冬导师签名：副酥签字日期：20／(f-#佣27目签字日期：2D／牛．∥．．z／万方数据东北大学硕士学位论文摘要二维动态环境下无人机自主航路规划设计与仿真摘要与载人飞机相比，无人机(UnmannedAerialVehicles，UW)具有体积小、造价低、使用方便、对飞行环境要求低等优点，如今它已经逐渐成为了国内外媒体争相关

4、注的焦点，无论是军用还是民用均具有很大的应用前景。航路规划能力是无人机具有自主性的重要标志，随着无人机研究和使用的兴起，无人机应用范围的扩大，使得航路规划的内容逐渐丰富，这也对航路规划技术提出了许多新的要求。本文针对二维动态环境下无人机自主航路规划的问题开展研究，提出了一种新的分层规划方法：根据威胁和无人机的相对运动关系，给出了威胁距离判断依据；在无人机距离威胁较远时，结合自回归预测与包含相对角度信息的滚动窗口启发方向，使航路能够逐渐引向最终目标，同时在滚动窗口内采用流函数法进行避障；在无人机距离威胁较近时，将自回归预测结果作为Kalman预测初始值，采用Kalman方法提高预测

5、精度，并切换基于滚动时域的变步长窗口进行航路规划。该方法能够完成未来战场态势推演与航路回溯，同时包含威胁信息的启发式函数能够提高航路搜索效率，不仅能够实现无人机自主躲避动态威胁和在线实时规划航路的目的，而且使在线航路规划的计算量得到优化，同时使无人机的自主航路规划具备“前瞻性”和“推理性”，对提高无人机的自主性与智能性有重要意义。在明确了无人机自主航路规划设计的基础上，通过对无人机周围环境及动态威胁的建模，构建了无人机自主航路规划仿真模型框架，在此模型框架基础上对动态威胁位置的预测以及无人机自主航路规划的过程进行了计算机仿真。仿真结果表明，在存在动态威胁的二维复杂环境中，本文设计

6、的无人机自主航路规划方法切实可行，规划的航路和评价结果令人满意。关键词：无人机；二维动态环境：航路规划；计算机仿真．II．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDesignandSimulationonAutonomousRoutePlanningforUAVintheTwo--dimensionalDynamicEnvironmentAbs仃actCompared丽Ⅱ1manned砒rcra屯unmannedaerialvehicles(UAV)hastheadvantagesofsmallsize，lowcosLeasytouseandlowrequirementsof

7、flightenvironment．Ithasgraduallybecomethefocusofmediaathomeandabroad，andithasgreatapplicationprospectsbotllincivilianandmilitary．RouteplanningabilityisUAV,theapplicationsofUAVaregraduallyexpandedwhichputsforwardanumberofnewrequirementstoroute