隨著無人機(jī)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展以及操作方式的日趨簡單,無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性與載重能力大幅提高、環(huán)境適應(yīng)性明顯提升、價(jià)格及維修成本也日趨低廉。其功能已從最初的戰(zhàn)斗、巡邏、偵查等軍用領(lǐng)域逐步延伸至工業(yè)及民用領(lǐng)域,如電力巡線、軍警消防、測繪或是航拍等,這也使得無人機(jī)的安全問題受到越來越高的重視。為了進(jìn)一步提升無人機(jī)的自主性能,提高其安全性,無人機(jī)需要具備避障能力。當(dāng)在飛行路線上遇到如建筑、樹木、電線桿等障礙物體時(shí),無人機(jī)可及時(shí)感知并采取適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行避讓。為了實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的避障功能,參考了傳統(tǒng)的避障算法,如VFH算法（Vector Field Histogram,向量場直方圖）、人工勢場法等,以及近幾年應(yīng)用較為廣泛的基于機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)避障的算法。本課題將RealSense與無人機(jī)結(jié)合,獲取無人機(jī)前進(jìn)方向的深度數(shù)據(jù),并基于該數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了兩組不同的避障算法:一組在VFH算法的基礎(chǔ)上提出一種三維VFH算法,將傳統(tǒng)的二維避障算法應(yīng)用于三維空間內(nèi);另一組則采用機(jī)器學(xué)習(xí)中的強(qiáng)化學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)避障。兩組避障算法均以深度數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù),并結(jié)合無人機(jī)的尺寸及當(dāng)前的目的飛行方向確定避障策略。測試結(jié)果表明兩組算法均可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在三維空... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題的主要研究內(nèi)容及難點(diǎn)
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 需求分析
    2.2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.2.1 RealSense避障系統(tǒng)
        2.2.2 四旋翼無人機(jī)
    2.3 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 三維VFH算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 經(jīng)典避障算法總結(jié)
    3.2 三維VFH算法的設(shè)計(jì)
        3.2.1 三維環(huán)境描述
        3.2.2 建立極性直方圖
        3.2.3 建立二值極性直方圖
        3.2.4 確定避障角度
    3.3 算法的實(shí)現(xiàn)過程
        3.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理
        3.3.2 避障方向計(jì)算過程
        3.3.3 避障與無人機(jī)控制的結(jié)合
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的避障算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 強(qiáng)化學(xué)習(xí)基本情況介紹
    4.2 DDPG的基本概念
    4.3 算法的實(shí)現(xiàn)過程
        4.3.1 問題描述
        4.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理
        4.3.3 訓(xùn)練前期準(zhǔn)備
        4.3.4 reward設(shè)計(jì)
        4.3.5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.3.6 action設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 測試及分析
    5.1 仿真環(huán)境測試
        5.1.1 仿真環(huán)境的基本情況
        5.1.2 三維VFH算法仿真測試過程及結(jié)果
        5.1.3 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的避障算法仿真測試過程及結(jié)果
    5.2 實(shí)際環(huán)境測試
        5.2.1 實(shí)際環(huán)境的基本情況
        5.2.2 三維VFH算法實(shí)際測試過程及結(jié)果
        5.2.3 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的避障算法實(shí)際測試過程及結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間獲得的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號：3369815