【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市人口和機動車保有量急劇增加,導致城市交通擁堵現(xiàn)象日益嚴重。交通信息化建設和現(xiàn)代化交通管理模式是緩解交通擁堵的有效方式,但其前提是掌握目標區(qū)域內(nèi)的車輛密度信息,并對該區(qū)域進行高效監(jiān)測。針對目標區(qū)域內(nèi)的車輛密度估計問題,傳統(tǒng)的信息采集手段難以確保目標區(qū)域內(nèi)交通信息采樣數(shù)據(jù)的全面性與實時性。因此,本論文研究面向車輛密度估計的多自主無人機最優(yōu)覆蓋控制方法,旨在利用無人機組與地面監(jiān)控網(wǎng)絡,組成混合式的采樣估計系統(tǒng),進而大幅度提高車輛密度估計的全面性和靈活性。此外,多自主無人機網(wǎng)絡還能夠根據(jù)目標區(qū)域的車輛密度分布,動態(tài)調(diào)整無人機網(wǎng)絡的分布,實現(xiàn)對目標區(qū)域的高效覆蓋與實時監(jiān)控。論文針對面向車輛密度估計的多自主無人機最優(yōu)覆蓋控制問題,主要研究工作和成果如下:(1)針對車輛密度未知下的多自主無人機覆蓋控制問題,構(gòu)建了一種由無人機組與地面采樣設備組成的動靜混合采樣模型。在此基礎上,提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的車輛密度估計算法。根據(jù)車輛密度的估計結(jié)果,設計基于多自主無人機網(wǎng)絡的覆蓋控制算法,并根據(jù)Barbalat引理證明該算法的穩(wěn)定性。(2)針對采樣噪聲干擾下的多自主無人機覆蓋控制問題,定義了時變車輛密度下多自主無人機的覆蓋控制效果及車輛密度估計的性能指標函數(shù),設計了基于混合采樣模型的動態(tài)采樣機制。在此基礎上,提出了一種基于RBF-KF的車輛密度估計算法,在濾除采樣噪聲的同時提高了運算效率。根據(jù)所設計的估計算法,提出時變車輛密度下的多自主無人機覆蓋控制算法,證明了該算法的穩(wěn)定性。(3)針對復雜動力學模型下的多自主無人機覆蓋控制問題,以四旋翼無人機為控制對象,將無人機組的最優(yōu)覆蓋控制問題轉(zhuǎn)化為單個無人機對其Voronoi區(qū)域質(zhì)心的動態(tài)追蹤問題。根據(jù)四旋翼無人機的動力學模型,設計了一種基于反步法的四旋翼無人機動態(tài)追蹤控制算法,并通過四旋翼無人機組對目標區(qū)域進行最優(yōu)覆蓋仿真,驗證了最優(yōu)覆蓋控制的有效性。
【圖文】：

ie j k j k 表示無人機 j ,k 之間能夠夠通訊。多自主無人機通訊拓撲如圖2.2所示。為了更方便的描述無人機組間的通訊關(guān)系，定義矩陣{ , 1, , } Rn nijD d i j n 來反應無人機i與無人機j間是否可以通訊。當 1ijd 時，兩無人機可以通訊，，當 0ijd 時，兩者無法通訊。 L (i , j )為圖 拉氏變換后的矩陣。1, for( , )forijnijjd i jL i jd i j （2.11）其中， L (i , j )為第 i ,j 個元素。

第二章 基礎理論與相關(guān)知識 1, ,iniwiH P W f p q q dq (2.13)其中，W為每個無人機的覆蓋區(qū)域 1, ,nW W W。 if p q為測量代價函數(shù)，其用來描述第i個無人機到目標區(qū)域任意點的測量代價。通過分析式(2.13)可以看出，無人機組位置信息 P 、覆蓋區(qū)域W 與車輛密度函數(shù) q 共同決定了最終的覆蓋效果。本文通過分析目標區(qū)域的車輛密度函數(shù) q ，調(diào)整
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V19;U491

【參考文獻】

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本文編號：2636511