无人机三维实时航迹规划仿真平台

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1、第28卷第8期计算机仿真2011年8月文章编号：1006—9348(2011)08—0041—06●无人机三维实时航迹规划仿真砸／--x卞口杨文平，李俨(西北工业大学自动化学院，陕西西安710129)摘要：无人机航迹规划是任务规划中的关键技术，为得到一条既安全可靠又全局代价最优的三维航迹。针对实现实时动态规划最佳航迹，利用图形用户界面开发环境，规则网格的数字高程地图模型建立了基于地形因素的多种威胁源模型，采用改进型概率地图法(probabilistieroadmapmethod，PRM)与最短路径搜索一D日kB喃算法相结合的方法规划了三维航迹。最终设计的平台能够实现多种航

2、迹规划算法的搜索，二维与三维、实时与非实时、单机与多机的航迹规划仿真。通过平台的实际运行，证明了改进PRM算法的高效性，同时验证了该平台的有效性与实用性。关键词：无人机；威胁源模型；航迹规划；仿真平台中图分类号：TP391．9文献标识码：BReal——time3D——RoutePlanningSimulationPlatformofUAVYANGWen—ping．LIYan(AutomaticInstituteofNorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710129，China)ABSTRACT：UAVroutepla

3、nningisakeytechnologyinmissionplanning．Asafe．reliableandoptimalthree—di—mensionflightpathisfoundwithit．Inthispaper，asimulationplatformforUAVrouteplanningisestablishedbyU-singofgraphicaluserinterfacedevelopmentenvironment．Avarietyofthreatsbasedonterrainfactorsareestablishedbydigitalelevati

4、onmodelofregularnetwork．3DpathisplanningbyUmethodcombinedwithimprovedprobabilisticroadmapmethod(PRM)andtheshortestpathsearchDijkstraalgorithm．Multiplerouteplanningalgorithmscanbesearchbytheplatform．SimuLationofrouteplanningabouttwo—dimensionalandthree—dimensional．real—timeandnonreal—time，

5、singleandmultipleUAVsc粕bemade．Throughtheactualoperationbytheplatform，simulationre-suitsaregiventoverifyhighefficiencyofimprovedPRMalgorithmandvalidityandusabilityoftheplatform．KEYWORDS：UAV；Modelsofthreatresources；Routeplanning；Simulationplatforml引言无人机在现代战争中的作用越来越突出，武器无人化的发展趋势成为各国军事力跫的一个重要

6、特征，其中航迹规划又是实现无人机自主导航与飞行的关键。航迹规划技术分为静态规划和动态规划两个阶段。在实际飞行中飞行器首先根据离线的静态规划得到整体航迹，在飞行过程中通过机载雷达和其他预警雷达获得新的动态或静态的威胁信息后，再与机载的航迹周围地形数据进行综合分析，最终得到动态规划的最佳航迹【l-2]。目前对于无人机航迹规划的研究更加注重多无人机的协同航迹规划，但多数规划环境建立在二维威胁源模型摹础上。另外，对于概率地图法的研究主要集中在自主机器人路收稿日期：2010一06一13修回日期：2010—0r7-27径规划方面，应用到无人机三维航迹规划方面的研究较少。鉴于此，本文采

7、用GUIDE(graphicaluserinterfacedevelopmentenvironment)图形用户界面开发环境设计了“点到点”无人机航迹规划仿真仿真平台，主要特点有：①建立了无人机航迹规划所必须的多种威胁源三维模型，三维威胁源模型使得规划环境更加切合实际。②采用改进型PRM算法并结合Dijk—stra算法，将概率地图法有效地引入无人机航迹规划中。③仿真分析多无人机三维实时协同航迹规划。最终平台能够实现二维与三维，离线与实时，单无人机与多无人机不同的航迹规划仿真，这对UAV实时航迹规划技术及多UAV协同航迹规划技术