由于其成本較低、重量較輕以及隱蔽性好等優(yōu)勢,無人機越來越受到人們的關(guān)注;而無人機編隊飛行技術(shù)的發(fā)展進一步拓展了它的應(yīng)用前景。本文通過引入和改進人工勢場法,分別闡述了單層級無人機編隊數(shù)學(xué)模型、基于人工勢場法的無人機編隊控制理論、雙層級無人機編隊避障的人工勢場設(shè)計方法,深入研究了六自由度下旋翼無人機編隊飛行和避障方法。本文的主要研究內(nèi)容如下:1、詳細介紹單層級無人機編隊數(shù)學(xué)模型和基于人工勢場法的無人機編隊控制理論,并對單層級編隊進行仿真分析;2、詳細論述雙層級編隊對定點障礙采取整體避障方法時的勢場設(shè)計方法和控制方法,強調(diào)雙層級編隊避障方法相對于單層級編隊的耦合性和復(fù)雜性,并對雙層級編隊飛行和定點整體避障過程進行仿真分析;3、分析雙層級編隊對定點障礙采取分解避障方法時勢場設(shè)計方法在信息拓撲結(jié)構(gòu)上的不同和修正,并通過對疏松定點障礙和緊密定點障礙兩種條件的仿真分析,驗證分解避障方法的優(yōu)勢;4、通過對定點避障方法中障礙勢場和耦合項的修正,使其在處理動點障礙時仍具有優(yōu)秀的表現(xiàn),并對側(cè)面動點障礙和正向動點障礙兩種情況進行仿真分析,驗證動點分解避障方法在處理多種障礙條件時的高效性和通用性。本文提出的創(chuàng)造... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

F-18模型風(fēng)洞試驗

- 3 -(a) (b)圖 1-2 虛擬長機結(jié)構(gòu)(a)和編隊幾何中心結(jié)構(gòu)(b)1.2.2 多無人機編隊飛行的隊形設(shè)計如何減少計算量、快速構(gòu)造最佳隊形，是 CFF 隊形設(shè)計的關(guān)鍵所在。美國的 Saber 等人[9]出于對 CFF 隊形快速定位和隊形穩(wěn)定的考慮，提出了基于二維空間的虛擬長機和幾何中心的編隊結(jié)構(gòu)，而日本的 Erfu 等人[10]則將上述方法拓展到三維空間，通過增加計算量的手段使該方法更接近于實際情況；新加坡的 Stipanovic 等人[11]從降低單架飛機計算量的角度考慮，提出了分散重疊編隊方式，而美國的 Walls 等人[12]則據(jù)此提出了最鄰近目標和

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文最快目標這兩種編隊跟隨策略，并由于后者的隊形結(jié)構(gòu)能夠進行任務(wù)規(guī)劃的重構(gòu)，因此更具有發(fā)展前景。美國的 Verma 等人[13]和澳大利亞的 Andrew 等人[14]分別分析了不同數(shù)量及不同機型的 CFF 隊形結(jié)構(gòu)問題；印度的 Madhava 等人[15]則根據(jù)敵方環(huán)境的不同，建立了可動態(tài)調(diào)整的編隊模型；Seiler 等人[16]通過觀察和研究鳥群編隊模式，發(fā)現(xiàn)銳角的“V”形編隊對處于首末兩個位置的鳥并不省力，而在鈍角的“V”形且縱向位置較近的編隊中，各位置上的鳥能夠節(jié)省幾乎相同的能量。盡管研究 CFF 隊形設(shè)計的文獻不勝枚舉，但很顯然幾乎沒有在工程上實現(xiàn)近距編隊的先例可循，而國內(nèi)對 CFF 隊形設(shè)計的研究還很少。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]無人機自主編隊飛行控制系統(tǒng)設(shè)計方法及應(yīng)用研究[D]. 萬婧.復(fù)旦大學(xué) 2009
[2]多無人機協(xié)同編隊仿生飛行控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 樊瓊劍.南京航空航天大學(xué) 2008

碩士論文
[1]小衛(wèi)星編隊飛行隊形控制與仿真[D]. 吳霞.中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2006



本文編號：3590585