基于改进rrt算法的无人机航路规划研究

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1、批？从犬一冷硕士学位论文论文题目基于改进算法的无人机航路规划研宄研究生张亚伦专业计算机应用技术研究方向计算机网络技术及其应用指导教师林娜（副教授）二零一五年三月分类号密级公开学位论文题目：基于改进算法的无人机航路规划研究研宄生姓名张亚伦学科专业名称计算机应用技术研究方向计算机网络技术及其应用论文类型应用研究申请学位工学硕士指导教师姓名林娜指导教师职称副教授指导教师单位沈阳航空航天大学论文提交日期年月日论文答辩日期年月日沈阳航空航天大学年月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER'SDEGR

2、EERESEARCHONPATHPLANNINGFORUAVBASEDONIMPROVEDRRTALGORITHMCandidate：：原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文研宄做出重要贡献的个人或集体均己在论文中进行了说明并表示谢意。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名年月日沈阳航空航天大学硕士学位论文’摘要近年来，无人机航路规划在国内外已经得到迅速的发展，逐渐应

3、用到军用和民用方面，并在这些方面取得巨大的效益。但是，随着执行任务的环境越来越复杂化以及不确定性因素的不断增加，无人机对航路规划的要求也将越来越高。因此，使得无人机航路规划技术成为国内外学者研究的热点之一。为了满足无人机航路规划对于算法性能的苛刻要求，本文提出了交叉粒子群算法和动态步长的自适应算法进行航路规划。本文中，针对快速探索随机树算法的规划耗时长和易陷入局部最优两方面做了一些改进。第一，引入路径规划的动态步长，假若探索新节点为探索失败点，则根据其与探索方向的夹角和无人机最大的转弯角的比值来动态的改变树的探索步长，直至下个探索节

4、点不为失败点时为止，修改当前探索步长为初始探索步长，以此来加快树跳出局部极小区域，提高路径规划效率。第二，引入了自适应权重的策略，若树的下一个探索新节点为失败点时，则其对周围的节点均有一定的抑制作用，抑制作用的大小由抑制因子表示，根据抑制因子的大小来求出当前树中每个节点的权重，选取权重最大的节点作为树的生长点，从而避免大量的无用探索，提高路径规划效率。本文中，针对粒子群算法的慢收敛和易陷入局部最优两方面做了一些改进。第一，引入自适应惯性权重来控制算法的收敛性能，主要用来平衡局部和全局的搜索能力。第二，对各个粒子的最优极值以及粒子种群

5、的全局最优极值进行交叉操作，加速粒子向全局最优的方向移动。第三，对粒子种群进行局部的变异操作，保证可行路径的全局最优性。最后，分别釆用交叉粒子群算法和基于动态步长的自适应快速探索随机树算法，对复杂环境下的无人机航路规划进行系统的分析与研宄，并在结合的仿真平台上验证了改进算法的正确性与有效性。以山区地形环境仿真为例，在迭代次以后，交叉粒子群算法的规划时间为路径长度为，相比于传统的粒子群算法在时间和距离两方面均有明显的提升；动态步长的自适应算法的耗费时间为路径长度为，相比于传统在时间和距离上都有了很大的提高；同时，动态步长的自适应与交叉

6、粒子群算法相比，其在规划时间上减沈阳航空航天大学硕士学位论文少了路径长度上减少了。关键词：交叉粒子群；动态步长；自适应权重；快速探索随机树；平滑；航路规划沈阳航空航天大学硕士学位论文，，，，沈阳航空航天大学硕士学位论文，，，；；；；；沈阳航空航天大学硕士学位论文目录第章绪论课题背景及研宄意义国内外研宄现状航路规划系统现状航路规划算法现状快速探索随机树研宄现状主要研宄内容及方法论文结构第章无人机航路规划描述环境模型地形威胁天气威胁电磁干扰威胁地空导弹威胁约束条件最大航程最小飞行距离最大转弯角最大爬升俯冲角飞行高度航路规划目标避开威胁源

7、要求飞行任务要求飞行约束要求任务实时性要求沈阳航空航天大学硕士学位论文无人机航路规划器规划空间建模航路规划算法路径平滑算法本章小结第章基于改进快速探索树算法的无人机航路规划弓快速探索树的基本原理快速探索树算法的改进生长点选取的改进动态步长调整策略快速探索树的主要特征改进快速探索树算法航路规划器航路编码随机探索树的产生航路平滑技术本章小结第章基于改进粒子群算法的无人机航路规划粒子群算法的基本原理改进的粒子群算法威胁回避技术本章小结第章无人机航路规划仿真实验性能分析仿真环境设计二维环境下仿真实验环境设计简易任务环境仿真沈阳航空航天大学硕

8、士学位论文复杂任务环境仿真三维环境下仿真实验环境设计丘陵地形环境仿真山区地形环境仿真本章小结结论参考文献致谢攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文沈阳航空航天大学硕士学位论文第章绪论课题背景及研究意义无人飞行器，是指不需要飞行员驾驶、能