无人机自主飞行航迹规划问题.doc

PAGE\*MERGEFORMAT44摘要：对于问题1也就是在二维平面上规划无人机最优航迹，我们首先用VORONI粗略作出可选航线，然后对每一段路径进行代价估测，问题1考虑的因素较少主要考虑了雷达威胁度和燃油两个因素。其中雷达威胁大小的度量主要考虑飞机距离雷达的长度，距离越近其危险值也就越大，由于飞机的燃油也是有限的，过长的航行路径会导致飞机燃油耗尽。因此在这两个因素中，我们引入加权系数，使得这危险度和航程因素影响的比重可视具体情况调节。得出路段代价后，再用改进的Dijkstra算法求出3条较优参考路径。然后对这三条路径进行对比从而找出最佳路径。问题2是在三维空间情况下规划无人机航迹，我们对选取的二维路径进行如下优化：首先，用三次样条插值法对折线路径进行平滑处理；其次，考察无人机的操作性能（主要考虑拐弯），对曲线做进一步平滑处理；然后，考虑无人机飞行高度对其安全性及操作性的影响，一方面是在威胁度计算时加入高度因素，重新进行权值计算；另一方面是对飞机飞行高度变化进行讨论，如无人机的最大仰角和过度地带飞机至少飞行的高度。由于数字地图的复杂型，二维处理中产生的最佳路径，在三维中并不一定是最优的，我们经过计算，发现二维平面次优的航道才是三维最优的航道路径。在问题3仿真过程中，我们使用MATLAB7.0进行计算和最后的飞机飞行航道图形绘制，包括三次样条曲线拟合，数字地图与预处理等，使用了VC++6.0编写了Dijkstra算法计算最优路径。关键字：Voronoi图Dijkstra算法三次样条插值最小曲率半径目录TOC\o"1-4"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc258220417"一、问题的重述PAGEREF_Toc258220417\h3HYPERLINK\l"_Toc258220418"二、模型的假设PAGEREF_Toc258220418\h3HYPERLINK\l"_Toc258220419"三、模型的符号说明PAGEREF_Toc258220419\h3HYPERLINK\l"_Toc258220420"四、对问题的分析PAGEREF_Toc258220420\h3HYPERLINK\l"_Toc258220421"五、模型的建立与求解PAGEREF_Toc258220421\h3HYPERLINK\l"_Toc258220422"5.1问题1模型的建立PAGEREF_Toc258220422\h3HYPERLINK\l"_Toc258220423"5.1.1引入问题PAGEREF_Toc258220423\h3HYPERLINK\l"_Toc258220424"5.1.2约束条件PAGEREF_Toc258220424\h3HYPERLINK\l"_Toc258220425"5.1.3基于VORONOI图的航路代价计算PAGEREF_Toc258220425\h3HYPERLINK\l"_Toc258220426"5.1.3.1VORONOI图的基本思想PAGEREF_Toc258220426\h3HYPERLINK\l"_Toc258220427"5.1.3.2VORONOI图的生成原理PAGEREF_Toc258220427\h3HYPERLINK\l"_Toc258220428"5.1.4Dijkstra算法PAGEREF_Toc258220428\h3HYPERLINK\l"_Toc258220429"5.1.4.1Dijkstra算法的基本思想PAGEREF_Toc258220429\h3HYPERLINK\l"_Toc258220430"5.1.4.2实现Dijkstra算法的步骤PAGEREF_Toc258220430\h3HYPERLINK\l"_Toc258220431"5.1.4.3对Dijkstra算法的改进PAGEREF_Toc258220431\h3HYPERLINK\l"_Toc258220432"5.1.5雷达威胁代价的计算PAGEREF_Toc258220432\h3HYPERLINK\l"_Toc258220433"5.1.6燃油代价的计算PAGEREF_Toc258220433\h3HYPERLINK\l"_Toc258220434"5.1.7航路总代价的计算PAGEREF_Toc258220434\h3HYPERLINK\l"_Toc258220435"5.2问题2模型的建立PAGEREF_Toc258220435\h3HYPERLINK\