基于区域分割的无人机路径规划

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1、第29卷第3期计算机仿真2012年3月文章编号：l006—9348(2012)03一0120—06基于区域分割的无人机路径规划刘山1，曹盛文1。刘轩2(1．中国民航大学计算机学院，天津300300；2．麦基尔大学电器和计算机工程系，加拿大蒙特利尔)摘要：研究无人机路径规划优化问题。针对在城市环境下执行飞行任务前，需要根据所经城市内已知的建筑物信息以及飞机本身性能的限制计算出飞行轨迹，并根据规划出的路径完成飞行任务。在给定起始点和目标点上，提出了一种城市建筑物遮挡模型的无人机路径规划方法。主要包含两方面的内容：一是利用圆柱虚拟城市建筑物环境使建筑物对无人机的遮挡面积可计算；二

2、是在计算出无人机飞行的水平平面上(x，y)点遮挡值的基础上，给出了无人机搜索区域等分的沿对角线折线走法的优化路径规划，得到一条遮挡面积最小的路径并进行仿真。仿真结果表明，规划方法能够快速有效地完成规划任务。获得满意的航迹，为无人机优化路径提供了依据。关键词：无人机；路径规划；城市环境；区域分割中圈分类号：m91．9文献标识码：BRegionSegmentationofUAVPathPlanningUUShanl，CA0Sheng—wenl，LIUXuan2(1．Sch00lofComputer，CivilAviationUniversity0fChinaTi粕jin3003

3、00China；2．DepanmentofElectricalandComputerEngineering，McGilluniversity，Montreal，Canada)ABSTRACT：1hepathofunmannedaerialvehiclesshouldbecalculatedaccordingtofhebuildingknownbythecityitself蹈well鹳niglltcapability0fitselfbeforeexecutingmissionandaccomplisht

4、lemissionbytrackingtIlepatll．Thispap

5、errepresentedamethodofpa山pl跚ningofUAVbasedonBlockmodel0furbanbuildingsatthegivenstan_ingpoint蚰ddestinationpoi呲．Theproposedalgo血hmmainlycontains栅opans，{irst山ealgori山msiIrIulatedthebuildingsinurbanenvironmentw汕cylinders，明dsecond，撕ercalculating山ecun，edsu如ceofUAV’snightplane，tllisalgorithmpmpo

6、sedanoptimaIpa山plannir吗metIlodofUAV．Thepathisapolygonallinealongtlleequ明tdiagonallineontllesearchingareaofUAV，geningthesmallestshadingareaofthispathandsimulated．仆eexperimentresultsdemonstmtethatthismethodcancompleteplanningmissionemciently，obtainadesirablemute，粕dhaveimportantpracticalsigIl

7、ificallce．KEYWORDS：UAV；P砒hplanning；Urbanenvimnment；Re舀onsegmentation1引言目前，反恐防暴、消防救援的监测、侦查直接涉及到国民济建设和人民日常生活的安全，得到各国政府的高度重视。无人机【lj用于城市交通环境下进行低空观察，既可与同步卫星(高空观察)和地面移动侦察机器人配合。又可与定翼机大范围低空观测相互补充。研究目标是无人机在城市安全防卫系统中的作用和地位．通过提高无人机自主飞行的性能，进行无人机路径规划，从而大大增强和提升我国对城市、大工业区域安全保卫的能力。近年来，随着城市中机动车辆渐渐增多．交通需求不断

8、增加，由此也导致了交通堵塞的频繁发生．城市交通面临着越来越大的压力。因此，对无人机进基金项目：国际合作与交流专项基金(2008DFAl2300)收稿日期：2011一03—27修回日期：201l一05一16一120一行路径规划，可以有效的对城市路况信息做出准确而及时的监控和反馈，从而有效避免堵塞和交通事故的发生。都有广泛的研究意义。路径规划[2J是无人机自主飞行重要技术研究领域之一．无人机的路径规划主要是因为无人机所监控的城市建筑和交通环境是十分复杂的，准确刻画无人机在给定位置上观测到地面的面积是一个十分复杂的问题。