基于多无人机协同的应急救援航迹规划研究

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1、硕士学位论文基于多无人机协同的应急救援航迹规划研究Researchonmulti-uavtrackplanningbasedoncollaborativeemergencyrescue作者姓名：章光旭指导教师：钱同惠教授学科专业：管理科学与工程2018年5月分类号密级UDC江汉大学学位论文基于多无人机协同的应急救援航迹规划研究章光旭导师姓名职称钱同惠教授申请学位级别硕士学科专业名称复杂系统理论与方法论文提交日期2018年5月20日论文答辩日期2018年5月28日学位授予单位江汉大学答辩委员会主席_______

2、_________________________________________学位论文评阅人________________________________________________江汉大学硕士研究生学位论文第I页江汉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。本人授权江汉大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文

3、。本学位论文属于1．保密□，在___年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：江汉大学硕士研究生学位论文第II页学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标记和致谢的部分外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事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谢意。本人如违反

4、上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果。研究生签名：日期：年月日江汉大学硕士研究生学位论文第1页摘要近年来灾害频发，对人的生命和财产造成重大损失。而灾害发生后的应急救援往往由于灾情信息获取的困难，而难以准确快速的展开救援，导致灾害破坏性进一步加大。根据无人机的众多特性，可考虑用于应急救援任务中侦查灾情指导救援。如何快速的完成侦查救援任务，以及在已有的多台数量的无人机状况下协同进行，需要对多无人机的航迹进行规划。真实场景下如地震发生时，有某些地方报告指出存在生命源信号的可能，这些优先级较高的已知目标点需要优

5、先完成遍历侦查；而其他地方虽没有报告指出生命信号，但需要执行覆盖式的侦查搜救任务来探查生命源。同样，对灾害源的侦查亦是如此。结合实际生活场景的需要，本文正是分别考虑了在已知目标点优先侦查和未知目标点区域覆盖的两种情况下的航迹规划问题，分别进行了分析、建模、算法改进以及仿真实验的过程。根据无人机的模型、多无人机的协同自组织系统、航迹规划目标，进行基本建模，通过比较一些智能算法的特性，如蚁群算法、遗传算法、神经网络算法、模拟退火算法、Voronoi图算法等，结合本文研究目标的分析，最终选用蚁群算法进行计算，并改进

6、了信息素更新过程使更符合本文研究场景。将第一种情况转化为求解哈密顿路径问题，需要对所有已知目标完成遍历侦查，目标起点与目标终点无需重合，这与TSP（旅行商问题）相似从而结合分析，从求取哈密顿回路过渡到多条哈密顿路径，提出了虚拟节点方式和影子蚂蚁方式，使用Lingo和Matlab软件分别进行计算验证，并在不同数量的无人机情境下进行仿真实验，得到了预期效果。在第二种情况针对区域覆盖目标围绕对无人机协同完成任务进行了方案设计和算法研究，提出无人机性能指数划分区域的策略，先进行区域划分以最少的转弯次数即最短的飞行宽度

7、作为切割区域依据，再进行子区域内扫描线式覆盖，最终在具体案例上使用实现了快速协同完成侦查目标区域的任务。关键词：航迹规划；哈密顿路径；蚁群算法；协同搜救；区域覆盖江汉大学硕士研究生学位论文第2页AbstractInrecentyears,frequentdisastershavecausedheavydamagetohumanlifeandproperty.Duetodifficultiesinobtaininginformationaboutthedisasters，emergencyrescueisdif

8、ficulttobeoperatedaccurately,leadingtofurtherdestructivedisasters.Accordingtoitspreponderantcharacteristics,dronecanbeusedfordisasterreliefandguidanceinrescuemissions.Therouteplanningmethodsofdronearer