【摘要】：無人機以其成本低、無人員傷亡、機動性能好,使用方便等優(yōu)點,在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域中具有極其重要的作用,在民用領(lǐng)域中更有廣闊的應(yīng)用前景。在目前的無人機航跡規(guī)劃問題相關(guān)研究中,無人機的飛行參考軌跡大多是在無人機執(zhí)行任務(wù)前事先設(shè)定的,但在有些情況中,無人機的飛行軌跡并不能提前預(yù)知,而是需要無人機在飛行過程中進行實時估計,因此,對未知移動目標(biāo)的狀態(tài)估計進行研究具有重要意義。而且,由于無人機的飛行速度較快,為了滿足無人機控制系統(tǒng)的實時性要求,還需要對無人機的快速航跡規(guī)劃算法進行一定的研究。本文主要研究內(nèi)容可以分為以下幾個方面:針對地面移動目標(biāo)狀態(tài)未知的情況,首先,每架無人機基于無自身機載傳感器測量值,采用平方根容積信息濾波技術(shù)對目標(biāo)位置進行估計,得到信息濾波的信息向量預(yù)測值、信息矩陣預(yù)測值以及信息向量的增量、信息矩陣增量。其次,基于無人機之間的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),選取合適的一致性加權(quán)系數(shù)、一致性迭代步數(shù)對單架無人機獲取的濾波相關(guān)結(jié)果進行一致性融合處理,從而得到更加準(zhǔn)確的目標(biāo)估計值。針對無人機航跡規(guī)劃問題,采用模型預(yù)測控制方法進行優(yōu)化求解。考慮到模型預(yù)測控制在求解優(yōu)化問題時需要反復(fù)在線計算,消耗較長的時間,為了將其更好的應(yīng)用于無人機航跡規(guī)劃問題中,滿足無人機控制系統(tǒng)的實時性需求,本文對快速模型預(yù)測控制算法進行了一定的研究。通過對控制對象模型、約束條件的線性化,指標(biāo)函數(shù)的重構(gòu)得到變換后的線性優(yōu)化問題,進而利用一階KKT條件、牛頓法等技術(shù)迭代更新優(yōu)化變量,實現(xiàn)無人機的快速航跡規(guī)劃。最后,本文將目標(biāo)估計算法和無人機快速模型預(yù)測控制算法進行了有效結(jié)合,實現(xiàn)了多架無人機對移動目標(biāo)的協(xié)同實時追蹤�；跓o人機的當(dāng)前狀態(tài)和傳感器測量值進行目標(biāo)估計,根據(jù)目標(biāo)估計的結(jié)果進行下一步的無人機航跡規(guī)劃。并且在無人機的航跡規(guī)劃過程中考慮了同一高度的無人機之間的避撞約束,以及不同高度無人機之間的通信拓?fù)渥兓�。文章給出了整體系統(tǒng)的控制框圖以及算法步驟,仿真結(jié)果驗證算法的有效性以及整體系統(tǒng)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V279;V249
【圖文】：

一個是與目標(biāo)估給出的一致性誤差。2 ( ) ( t t t tpi i i x x y y2 ( ) ( t t t tci i i x x y y， ,t ti ix y 表示第 i 架無人機對于地面移動目標(biāo)位下的仿真實驗置、通信范圍等影響，假4， 1…4 分別表示四架無人機按照編號順序前

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本文編號：2772010