飞行器避障与航迹规划研究

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1、飞行器避障与航迹规划研究贾阳阳2015年12月中图分类号：V221UDC分类号：623飞行器避障与航迹规划研究作者姓名贾阳阳学院名称宇航学院指导教师许承东教授答辩委员会主席于剑桥教授申请学位工学硕士学科专业航空宇航科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月TheResearchofAircraftObstacleAvoidanceandRoutePlanningCandidateName：YangyangJiaSchoolorDepartment:SchoolofAerospaceEngineeringFacultyMentor:Pr

2、of.ChengdongXuChair,ThesisCommittee：Prof.JianqiaoYuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：AeronauticalandAstronauticalScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Dec，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人

3、已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要航迹规划是指在一些特定的约束条件下，为飞行器寻找从起始点到目标点满足某些性能指标的最优飞行航迹。航迹规划是实现飞行器自主智能的一项关键技术，无论在理论还是实际应用上都具有重大意义。论文围绕无人机航迹规划技术，主要对以下内容进行研究：（1）航迹规划空间的建模；（2）航迹规划算法；（3）威胁回避技术研究。首先,本文介绍了航迹规

4、划的研究背景，并对国内外研究现状以及发展趋势进行了综述。然后，分别介绍了无人机航迹规划的基础，包括航迹表示、环境模型的建立，如：数字地形和常见威胁模型、无人机运动学性能约束模型以及航迹评价。其次，对典型航迹规划算法进行研究对比，重点介绍了稀疏A*算法和基于遗传算法的航迹规划并仿真验证。在此基础上，论文提出了采用最小二叉堆数据结构和变步长方案的改进A*算法。针对遗传算法收敛慢和早熟特性，提出了产生优秀个体的A搜索方案，并通过仿真结果对比分析。再次，对三维航迹避障方法进行研究，提出了基于几何学的三维避障方法并仿真分析验证算法的可行性。关键词：无人机；航迹规划

5、；A*算法；遗传算法；避障I北京理工大学硕士学位论文AbstractRouteplanningforaircraftrefertofindtheoptimalflightpathfromthestartingpointtothetargetpointwithmeetingcertainperformancemetrics.Routeplanningforaircraftisakeytechnologyofintelligentautonomous.Itisofgreatsignificancebothintheoryandpracticalapplica

6、tion.ThemainresearchofthethesisonUAVflightpathplanningtechnology,Thethesismainlyfocusesonthefollowingthreepointsasfollowed:(1)modelingoftrackspaceplanning;(2)thepathplanningalgorithm;(3)thethreatonavoidancetechnique.Firstly,thethesisintroducedthebackgroundofpathplanningresearch.a

7、ndtheresearchofcurrentsituationandthedevelopmenttrendofdomesticandforeignwerereviewed.Then,thebasicUAVrouteplanning,includingthetrack,establishmentofenvironmentalmodelssuchas:digitalterrainmodelandcommonthreats,unmannedaerialvehicleskinematicsconstraintmodelandtrackevaluationhasb

8、eenintroduced.Secondly,thetypicalpathpla