本文關(guān)鍵詞：基于加權(quán)Voronoi圖的航跡規(guī)劃算法及可視化研究

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【摘要】：航跡規(guī)劃是指飛行器根據(jù)自身性能及周圍環(huán)境等約束條件,自動實(shí)現(xiàn)飛行任務(wù)的航跡搜索問題,在無人機(jī)應(yīng)用越來越廣泛的今天,受到來自各個國家的廣泛關(guān)注。航跡規(guī)劃算法一般只粗略考慮雷達(dá)探測,地形因素等障礙體,以點(diǎn)集或者圓形集合對其進(jìn)行擬合,而在現(xiàn)實(shí)世界中,障礙體邊界擬合精確度、障礙體的時間空間約束會對航跡規(guī)劃的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。因此,針對這些問題,本文從空域管制的角度,對于加權(quán)Voronoi圖航跡規(guī)劃算法提出了改進(jìn),對航跡規(guī)劃可視化問題展開了以下幾個方面的研究工作:首先,實(shí)現(xiàn)對于空域信息數(shù)據(jù)的提取,分析空域劃設(shè)的具體形式,實(shí)現(xiàn)空域信息數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的輸入,設(shè)計空域信息數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu),根據(jù)障礙體的不同形狀對空域信息數(shù)據(jù)按照不同數(shù)據(jù)格式進(jìn)行輸出。其次,根據(jù)障礙體的時間與高度約束條件,提出考慮時間與空間約束的航跡代價函數(shù);采取柵格化的方法對障礙體邊界進(jìn)行擬合,人為控制障礙體邊界的精確度,提高航跡規(guī)劃的安全性;分析Voronoi圖與加權(quán)Voronoi圖方法的不足,提出改進(jìn)的加權(quán)Voronoi圖的方法,獲得航跡規(guī)劃的初始航跡網(wǎng)絡(luò)信息,通過Dijkstra算法獲取一條符合航跡規(guī)劃約束條件的航跡代價最小的規(guī)劃航跡。再次,實(shí)現(xiàn)空域信息數(shù)據(jù)、航跡網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)以及規(guī)劃航跡的二維及三維可視化,實(shí)現(xiàn)基本的鍵盤和鼠標(biāo)控制,并通過使用不同的顏色標(biāo)記航跡的危險程度。最后,對于航跡規(guī)劃的不同情況設(shè)計了實(shí)驗(yàn),并用圖形、表格對航跡規(guī)劃效果進(jìn)行對比分析,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)的加權(quán)Voronoi圖的方法可以規(guī)劃出一條較為安全合理的航跡。
【關(guān)鍵詞】：航跡規(guī)劃 可視化 空域管制 改進(jìn)的加權(quán)Voronoi圖 柵格化 時間空間約束
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V32;V249
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 空域信息數(shù)據(jù)提取16-24
• 2.1 空域管制數(shù)據(jù)介紹16-17
• 2.2 TinyXML17-18
• 2.3 空域數(shù)據(jù)輸入18-20
• 2.4 空域數(shù)據(jù)存儲20-22
• 2.5 空域數(shù)據(jù)輸出22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 航跡規(guī)劃實(shí)現(xiàn)24-48
• 3.1 航跡規(guī)劃模型24-30
• 3.1.1 航跡規(guī)劃問題描述24-25
• 3.1.2 威脅信息模型25-26
• 3.1.3 飛行器約束信息模型26-28
• 3.1.4 航跡代價28-30
• 3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理30-40
• 3.2.1 二維三維空間轉(zhuǎn)換31-33
• 3.2.2 航跡規(guī)劃空間33-35
• 3.2.3 障礙體邊界擬合35-39
• 3.2.4 時間空間約束條件39-40
• 3.3 航跡規(guī)劃具體實(shí)現(xiàn)40-45
• 3.3.1 CGAL幾何算法庫40
• 3.3.2 Voronoi圖40-41
• 3.3.3 加權(quán)Voronoi圖41-42
• 3.3.4 改進(jìn)的加權(quán)Voronoi圖42-43
• 3.3.5 航跡規(guī)劃算法步驟43-44
• 3.3.6 代價最小的航跡獲取方法44-45
• 3.4 航跡危險度顯示45-46
• 3.5 航跡規(guī)劃技術(shù)路線46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 可視化實(shí)現(xiàn)48-54
• 4.1 二維可視化48-50
• 4.1.1 OSG繪制模式48-49
• 4.1.2 二維可視化實(shí)現(xiàn)49-50
• 4.2 三維可視化50-53
• 4.2.1 OSGEarth繪制模式50-51
• 4.2.2 三維可視化實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第5章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與結(jié)果分析54-62
• 5.1 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)54-57
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)配置和開發(fā)平臺搭建54
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)K詳細(xì)設(shè)計54-57
• 5.2 航跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-61
• 5.2.1 不同擬合方法時結(jié)果對比分析57-58
• 5.2.2 不同柵格精度時對比分析58-59
• 5.2.3 不同時間段時結(jié)果對比分析59
• 5.2.4 不同飛行高度時結(jié)果對比分析59-60
• 5.2.5 采用不同算法時結(jié)果對比分析60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果69-70
• 致謝70-72
• 作者簡介72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 傅陽光;周成平;胡漢平;;無人飛行器海上航跡規(guī)劃差分進(jìn)化算法研究[J];兵工學(xué)報;2012年03期

2 潘廣貞;李亞女;;基于改進(jìn)型Voronoi圖的無人機(jī)航跡規(guī)劃研究[J];電光與控制;2014年04期

3 單提曉;蔣蓁;;一種基于分割法的無人機(jī)路徑規(guī)劃新方法[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2014年02期

4 王衍洋;魏鐵濤;屈香菊;;多目標(biāo)模糊航跡規(guī)劃方法研究(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2012年01期

5 王俊;周樹道;朱國濤;程龍;羅煒;;無人機(jī)航跡規(guī)劃常用算法[J];火力與指揮控制;2012年08期

6 王景杰;吳文啟;梁朝陽;李彬;;無人飛行器航跡規(guī)劃評價方法研究[J];計算機(jī)測量與控制;2012年08期

7 張仁鵬;楊金孝;潘佳華;黃曉東;;基于改進(jìn)粒子群算法的無人機(jī)三維航跡規(guī)劃[J];計算機(jī)仿真;2014年03期

8 李亞女;潘廣貞;焦健;黃廣雄;陳艷琳;;基于Voronoi圖的無人機(jī)快速航跡規(guī)劃研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年19期

9 劉慧娟;蔡超;孫希霞;;一種基于航跡片段的多蟻群協(xié)同規(guī)劃算法[J];計算機(jī)工程;2014年11期

10 盧月品;趙陽;孟躍強(qiáng);劉佳;;基于改進(jìn)遺傳算法的狹窄空間路徑規(guī)劃[J];計算機(jī)應(yīng)用研究;2015年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐政超;基于voronoi圖算法的航路規(guī)劃方法研究[D];長安大學(xué);2014年

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本文編號：961915