基于ADS-B制式的无人机冲突解脱方法与避险装备研究

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1、中图分类号：ＴＰ２７３密级：公开：ＵＤＣ：６２１学校代码：１００８２％爾，以ＳＣＩＮＣＥＥＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文基于ＡＤＳ－Ｂ制式的无人机冲突解脱方法与避险装备研究论文作者：贾云聪指导教师：吴学礼教授企业指导教师：申智勇高工申请学位类别：工程硕士学科、领域：控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：２０１８年６月河北科技大学学位论文原创性声明：所呈交的学位论文，本人郑重声明，是本人在导师的指导下独立进行研宄工作所取得的成果。对本文的研究

2、做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果＾■本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：指导教师签名；＼＞年月曰—年月日＾丨夕冬＞４巧河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留。并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇

3、编本学位论文。□，在年解密后适用本授权书。保密＿本学位论文属于必保密。“”（请在以上方框内打Ｖ）＾Ｖ年■？ｌ年曰月曰ｌ象士月＾＾７￥＾＾ｔｒClassifiedIndex：TP273SecrecyRate：PublicizedUDC：621UniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeResearchontheUAVConflictAvoidanceMethodandHedgingEquipmentBasedonA

4、DS-BCandidate：JiaYuncongSupervisor:Prof.WuXueliAssociateSupervisor：SNENGR.ShenZhiyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringEmployer：SchoolofElectricalEngineeringDateofOralExamination:June,2018摘要摘要由于在民用与军用领域广泛的用途，无人机产业取得了很大程度的发展。随着无人机应用数量的增加，低空空域变得越来越拥挤，无人

5、机在执行任务过程中的安全受到越来越大的威胁。无人机的安全性能特别是防相撞能力是影响无人机发展的一个重要因素，无人机感知避让技术是防止无人机发生相撞事故的重要保证。ADS-B具有全面、更新快、精准度高等优势，能够与地面操作人员进行交互，随着ADS-B的问世，避险系统实现了从有人到无人的跨越。无人机避险问题分为冲突探测与冲突解脱，论文基于ADS-B技术对无人机避险问题展开了研究。首先，对ADS-B技术进行全面分析，并与二次雷达进行对比，总结出ADS-B系统在无人机避险问题中的优越性，结合无人机飞行最小间隔，建立了基于ADS-B与无人机性能的冲突探测模型，详细介绍了冲突感知过程和

6、冲突解脱模型。其次，针对避险问题需要最大限度降低解脱代价的问题，提出了一种改进的蚁群算法。根据自然选择规则，采用参数自适应调节策略，在算法不同阶段平衡轨迹与能见度相对重要程度，并且引入扰动因子，将转移概率合理分配到优化各个阶段，防止算法早熟。通过仿真验证，所提出的算法有更高的收敛精度，并且成功解决了2架无人机冲突解脱问题。然后，针对当优化对象规模扩大，蚁群算法收敛速度不能满足需要的问题，利用蚁群算法易扩展的特点，通过分析其他算法，提出一种新的遗传蚁群融合算法，利用遗传算法初期收敛速度快的特点先形成较优解空间，然后用蚁群算法对解空间进一步优化。设计了融合算法衔接条件，通过状态

7、监视器及时进行算法切换，以避免多余迭代，在遗传阶段引入染色体相似度概念，合理安排交叉与变异概率，改善遗传算法形成的解空间。仿真结果表明，融合算法在收敛速度与精度方面有很大提高，以4架无人机为例，成功实现多无人机冲突解脱，验证了改进策略的有效性。该算法作为一种通用优化算法，也可应用到目标识别，路径规划等问题中，具有重要的研究意义与广泛的应用价值。最后，搭建了基于ADS-B制式的无人机避险装备，包括移动地面指挥平台与机载避险装备，利用ADS-B模拟器和ADS-B射频脉冲参数检测仪对搭建的装备进行了验证，将机载避险装备加