无人机航迹规划算法研究

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1、无人机航迹规划算法研究作者姓名简康导师姓名、职称刘聪锋副教授一级学科电子科学与技术二级学科电路与系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202120855分类TN82号TN97密级公开西安电子科技大学硕士学位论文无人机航迹规划算法研究作者姓名：简康一级学科：电子科学与技术二级学科：电路与系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：刘聪锋副教授提交日期：2014年12月AStudyofUAVPathPlanningAlgorithmsAthesissubmittedtoXIDIA

2、NUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByJiankangSupervisor:Prof.LiucongfengDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含

3、其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它

4、复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要任务规划系统是伴随现代信息技术的发展而迅速崛起的一门技术，特别是其在局部战争中的优秀表现，更是引起了世界各国的广泛关注。无人机航迹规划是任务规划系统的关键技术，也是实现无人机智能导航并且成功完成任务的技术保障。本文综合考虑了无人机航迹各方面的因素，对无人机航迹规划算法进行了研究，旨在提高无人机的生存概率与无人机成功完成任务的能力，同时在一

5、定程度上提高算法的效率。本文从任务规划环境，无人机物理特性，战术任务目标等方面综合分析了无人机飞行航迹的约束条件，综合各种因素给出了无人机航迹规划的基本数学模型，描述了无人机航迹规划的关键问题及相应的解决方法，并且给出了两种单无人机航迹规划算法和一种多无人机协同航迹规划算法。对于单无人机航迹规划算法，本文详细介绍了A*算法和元胞自动机算法。针对传统A*算法搜索空间大、耗时长、易于陷入局部最优等不足加以改进，提出了快速A*算法，提高了算法效率并且使规划航迹更优，进一步将快速A*算法扩展到三维空间中；对于元胞自动机算法

6、，对其演化函数进行了优化，提高了其规划效率和规划航迹的准确性。对于两种单无人机航迹规划算法，以相同的威胁分布环境对算法进行仿真并验证两种算法的正确性和有效性。对于多无人机协同航迹规划算法，本文将航迹规划问题和无源定位理论相结合，提出了基于无源定位的多无人机协同航迹规划算法。该算法将无人机作为观测基站，利用无源定位中测向交叉定位算法，以对观测目标定位的RMSE作为代价函数，通过使观测RMSE最小来保证每一次多无人机的空间观测达到最优构形，当多无人机对目标的观测RMSE达到最小时，完成对目标的最优观测，从而完成多无人机

7、协同航迹规划的任务。本论文基于无人机航迹规划算法的研究现状，对传统算法进行了优化和改进，对规划航迹进行了进一步处理，力求使航迹规划算法效率更高，规划航迹更优。无人机航迹规划问题的研究领域虽然已经较为陈旧，但仍有许多值得深思和探讨的方面，同时还可以将无人机航迹规划与其他研究领域相结合，从而去解决更为复杂的实际问题。关键词：航迹规划，快速A*算法，元胞自动机算法，协同规划,无源定位论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTMissionplanningsystemisac

8、companiedbythedevelopmentofmoderninformationtechnologyandtherapidriseofatechnology,especiallyitsexcellentperformanceinlocalwars,butalsocausedwidespreadconcernaroundtheworld.UAVpath