基于网格模型的无人机航路规划仿真.pdf

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1、第28卷第12期计算机仿真2011年12月文章编号：1006-9348(2011)12—0038—04基于网格模型的无人机航路规划仿真任博，吕雪燕，董彦斌(空军航空大学航空机械工程系，吉林长春130022)摘要：关于优化无人机覆盖路径规划，应便于实时调整航路。实施战场游弋侦察的无人机要搜索含有先验信息的任务区域，并且没有确定的目标点。针对战场环境瞬息万变，提出』，网格模型的航路规划方法。首先，将无人机的任务环境区域划分为若干网格单元，并根据存在目标的概率赋予网格单元权值。接着，依据航路决策集合建立了控制模型，根据探测区域对环境网格的覆盖情况建立了探测模型，采用

2、控制和探测模型计算有限步长内的航路价值，通过求解一个动态规划得到当前状态下的最优航路决策。最后通过对一架和多架无人机侦察给定区域的仿真，验证了方法的有效性，为设计航路提供了科学参考。关键词：无人机；航路规划；网格模型中围分类号：V279文献标识码：APathPlanningSimulationforUnmannedAirVehiclesBasedonMeshModelMethodRENBo．LVXue—yan，DONGYan—bin(DepartmentofAemnauficMechanicalEngineering，AirForceAviationUnive

3、rsity，ChangchunJilin130022，China)ABSTRACT：Inordertoresearchonautonomouspathplanningforunmannedairvehiclessearchinguncertainenvi-ronmentwithpriorinformation，ameshmodelmethodwasproposedforpathplanning．Firstly，missionareaW88di—videdintoweightedmeshesconsideringtheexistenceprobabilityof

4、targets．Secondly．acontrolmodelwasbuilt∽-cordingtoapathdecisionsetandsensorsweepmodelwasproposedtodescribecoverageare{llofaprospectingappara-mscarriedbyunmannedairvehicles．Thirdly，controlmodelandsensorsweepmodelwereappliedtocalculatethepathvalueofnextlimitedsteps．Thenanoptimumpathdec

5、isionwagcarriedoutthroughsolingadynamicprogram—ming．Lastly，asimulationtestingforunmannedairvehiclessearchinguncertainenvironmentwasdesigned，andthesimulationresultsprovedtheeffectivenessofthemethod．KEYWORDS：Unmannedairvehicles；Pathplanning；Meshmodel1引言随着无人机在枯燥任务领域、恶劣环境任务领域和危险任务领域的长足发

6、展和广泛应用，作为任务规划的一个分支，无人机航路规划的研究也越来越深入和细致。就军事应用而言，根据无人机执行任务的性质，可以分为攻击航路规划⋯21和侦察航路规划∞’41，其中大多数研究侧重于出发点到目标点的航路规划，发展出了Voronoi图法、粒子群算法等多种方法。对于执行战场游弋侦察任务的无人机，需要根据瞬息万变的战场环境，实时调整任务航路，尽可能高效地获取战场收稿日期：2010—12一17修回13期：2011-01—26—38一信息。由于没有确定的目标点，不能套用已有的基于点对点的航路规划方法。其任务目标可以抽象为探测范围对环境区域的覆盖，类似于机器人领域

7、研究的覆盖路径规划。但是，无人机覆盖航路规划与机器人覆盖路径规划之间还是存在较大差别HJ，比如：机器人路径规划一般用于运动场地清洁维护或者其他特殊环境下使用的机器人，要求工作范围覆盖整个任务区域，并且尽最均匀不重复，而战场侦察无人机不仅需要躲避地面火力威胁，而且对于敌方活动频繁的区域需要反复侦察，从而达到监控战场态势的目的。如果采用路径规律性较强的机器人路径规划，不仅侦察效率不能保证，而且无人机的侦察活动也极可能被敌方利用或破坏。因此，实施战场监控的侦察无人机需要根据战场环境的先验信息和实时获得的信息自主规划航路”1。2网格模型的建立侦察无人机执行任务的环境主

8、要是敌对环境或者交战环境，敌方军队的部