由于單個無人機(jī)在載荷、續(xù)航時間和執(zhí)行任務(wù)能力等方面有限,并且多個無人機(jī)組成協(xié)同系統(tǒng)在實(shí)用性、魯棒性、可擴(kuò)展性等方面有明顯優(yōu)勢,因此多無人機(jī)協(xié)同是未來無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展和應(yīng)用的重要方向。但是,隨著消費(fèi)級無人機(jī)的廣泛使用、多無人機(jī)編隊(duì)飛行的普及以及多無人機(jī)協(xié)同技術(shù)的出現(xiàn),無人機(jī)的飛行安全形勢正變得越來越嚴(yán)峻,在同一空域出現(xiàn)無人機(jī)之間碰撞的可能性急劇增加。防碰撞是無人機(jī)系統(tǒng)的基本需求之一,是無人機(jī)安全飛行和執(zhí)行其他高層次任務(wù)的重要保障。現(xiàn)有的防碰撞方法主要分為兩大類:Model-based方法和Model-free方法。其中Model-based方法往往需要較高的計(jì)算成本,但是通常能保證安全性;而Model-free方法雖然能實(shí)時響應(yīng),卻不能提供安全性保證。本文所研究的多無人機(jī)協(xié)同防碰撞問題既需要保證安全性又需要滿足實(shí)時性,為此本文基于Model-based類的速度障礙方法和Model-free類的模糊控制方法提出了一種面向多無人機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時混合全分布式防碰撞方法。為了保證模糊控制中規(guī)則的結(jié)構(gòu)不隨系統(tǒng)中無人機(jī)的數(shù)量發(fā)生變化,我們首先將無人機(jī)的感知區(qū)域劃分成不同的碰撞區(qū)域。然后,在每個碰撞區(qū)域內(nèi),... 

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 Model-based防碰撞模型研究現(xiàn)狀
        1.2.2 Model-free防碰撞模型研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
2 預(yù)備知識
    2.1 問題描述
    2.2 速度障礙
    2.3 模糊控制
    2.4 本章小結(jié)
3 基于速度障礙的“入侵”無人機(jī)篩選
    3.1 碰撞區(qū)域劃分
    3.2 基于速度障礙的碰撞檢查
    3.3 基于碰撞風(fēng)險評估的碰撞篩選
    3.4 篩選算法
    3.5 本章小結(jié)
4 基于模糊控制的防碰撞算法研究
    4.1 模糊化
    4.2 模糊規(guī)則的訓(xùn)練
    4.3 候選速度的生成
    4.4 候選速度的優(yōu)化
    4.5 防碰撞算法
        4.5.1 單無人機(jī)防碰撞算法
        4.5.2 多無人機(jī)分布式協(xié)同防碰撞算法
    4.6 本章小結(jié)
5 仿真平臺與飛行器平臺
    5.1 無人機(jī)仿真平臺
        5.1.1 仿真的意義
        5.1.2 ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)
        5.1.3 Gazebo仿真工具
        5.1.4 RotorS無人機(jī)仿真器
    5.2 DJI M100無人機(jī)飛行平臺
        5.2.1 DJI M100飛行平臺
        5.2.2 DJI Simulator飛行模擬器
    5.3 本章小結(jié)
6 實(shí)驗(yàn)與分析
    6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
    6.2 多無人機(jī)防碰撞實(shí)驗(yàn)
    6.3 對比實(shí)驗(yàn)
        6.3.1 規(guī)則數(shù)量對比
        6.3.2 無人機(jī)軌跡對比
        6.3.3 使用不同碰撞風(fēng)險評估方法的防碰撞性能對比
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 本文工作總結(jié)
    7.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的移動機(jī)器人導(dǎo)航策略研究[J]. 江其洲,曾碧.  計(jì)算機(jī)測量與控制. 2019(08)
[2]多無人機(jī)協(xié)同控制方法及應(yīng)用研究[J]. 韓亮,任章,董希旺,李清東.  導(dǎo)航定位與授時. 2018(04)
[3]基于改進(jìn)人工勢場的無人機(jī)編隊(duì)防碰撞控制方法[J]. 朱旭,閆茂德,張昌利,林海,屈耀紅.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[4]混合模擬退火與粒子群優(yōu)化算法的無人艇路徑規(guī)劃[J]. 鄭佳春,吳建華,馬勇,龍延.  中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(09)
[5]復(fù)雜環(huán)境下基于RRT的智能車輛運(yùn)動規(guī)劃算法[J]. 杜明博,梅濤,陳佳佳,趙盼,梁華為,黃如林,陶翔.  機(jī)器人. 2015(04)
[6]基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃[J]. 李大東,孫秀霞,孫彪,張煜.  飛行力學(xué). 2010(05)
[7]基于模糊邏輯的機(jī)器人動態(tài)避障方法[J]. 李北川,祖麗楠,楊鵬.  機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用. 2008(06)
[8]基于隨機(jī)采樣的運(yùn)動規(guī)劃綜述[J]. 唐華斌,王磊,孫增圻.  控制與決策. 2005(07)

博士論文
[1]基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的移動機(jī)器人自主學(xué)習(xí)及導(dǎo)航控制[D]. 陳春林.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[2]輪式移動機(jī)器人導(dǎo)航控制與路徑規(guī)劃研究[D]. 沈猛.西北工業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于人工勢場法的無人機(jī)編隊(duì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張帥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于性能的旋翼無人機(jī)避障關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 惠國騰.中國民用航空飛行學(xué)院 2018
[3]多機(jī)器人路徑規(guī)劃與協(xié)同避碰研究[D]. 蘇青.南京郵電大學(xué) 2014



本文編號：3664414