无人机三维覆盖路径规划及跟随制导研究

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1、嗨！thesis硕士学位论文无人机三维覆盖路径规划及跟随制导研究RESEARCHON3DCOVERAGEPATHPLANNINGANDPATHFOLLOWINGGUIDANCEOFUAV安前松哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V279学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工程硕士学位论文无人机三维覆盖路径规划及跟随制导研究硕士研究生：安前松导师：张立宪教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V279U.D.C:681.5Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHON3DCOVERAGEPATHPLANNINGANDPATHFOLLOWINGGUIDANCEOFUAVCandidate:ANQIANSONGSupervisor:Pro.liXianZHANGAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018De

3、gree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着无人机技术的发展，其应用领域越来越广泛，在军事领域和民用领域都有许多任务要求无人机在定高飞行的条件下，实现对特定区域的完全覆盖，比如区域侦察、航空搜索等。这些任务的共同特点是无人机按照预定的轨迹以恒定的速度飞行，并避开危险区域，高效的无人机的覆盖路径规划技术及路径跟随制导技术需求与日俱增。本文以无人机在救灾中的灾情巡视为应用背景，基于分段5次PH曲线，研究了三维环境中覆盖路径规划和路径跟随制导，所有的算法都用MA

4、TLAB实现，并利用Simulink搭建模型进行仿真。主要研究内容包含以下三个方面：一、在考虑遮挡的前提下建立无人机巡视的覆盖模型，求解覆盖目标区域所需的数目最少视点作为航迹点。从最佳视点集中选取两点作为起始和终止点，以分段5次PH样条曲线长度为为优化目标，使用遗传算法求解起始点到终止点的TSP路径，将所得的分段5次PH曲线作为无人机覆盖该目标区域的期望轨迹。二、建立任务分配的模型，将重灾区中需要巡视的地方划分为多个任务区，通过直接任务指派或使用粒子群优化算法求解任务分配方案，把各任务区的巡视任务分配给相应的无人机，得到各无人机的飞行路线。三、建立无人机路径

5、跟随的误差模型，基于矢量场设计路径跟随制导的滑模控制器和避障控制器，保证在存在阵风等有界干扰的情况下，无人机能够绕过存在障碍物的禁飞区，并跟踪所规划曲线轨迹。关键词：三维覆盖；PH路径；无人机制导；滑模控制-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofUAVtechnology,itsapplicationfieldsaremoreandmoreextensive.Therearemanytasksinthemilitaryandcivilianfieldsthatrequiredronestoachievecomp

6、letecoverageofspecificareas,suchasregionalreconnaissance,underfixedflightconditions,aviationsearch,etc.ThecommonfeatureofthesetasksisthattheUAVfliesataconstantspeedaccordingtoapredeterminedtrajectoryandavoidsdangerousareas.ThedemandforefficientUAVcoveragepathplanningtechnologyandpathfoll

7、owingguidancetechnologyisincreasing.Inthispaper,theUAV’sdisastersituationindisasterreliefisregardedastheapplicationbackground.BasedonthequinticsPHcurve,thecoveragepathplanningandpathfollowingguidanceinthethree-dimensionalenvironmentarestudied.AllthealgorithmsareimplementedbyMATLAB,

8、andthemodelisbuiltbySimuli