军用无人车的路径规划与仿真研究
【摘要】：
军用无人车是具有侦察、运输、搜救以及火力打击等功能的执行军事任务的机器人系统。无人车要实现安全行驶,并能准确、可靠地执行各种军事任务,前提是能够规划出一条从起始点到目标点能避开障碍物的安全、可靠的行驶路径。野外作战的各种恶劣环境对无人车的通过性能、安全性产生很大影响,而且现代战争要求无人车具有持续作战的能力,这要求无人车的路径规划系统能够准确评价复杂路面的通过性能,规划出符合任务要求的可行路径,满足执行各种任务要求的同时消耗尽可能少的能量。
论文对人工势场法应用于无人车的局部路径规划进行了研究。讨论了人工势场法中的4个重要算法参数对整个算法性能的影响,通过仿真结果的分析给出若干算法参数的调整原则。
论文对所研究的无人车基于最小能量的三维路径规划问题进行了界定,推导了无人车能量消耗表达式,对其运动三维环境进行了数字化和栅格化建模。首先,利用降维的方法将三维环境下的能量最小路径规划问题转换为二维平面环境下的最短路径规划问题求解。其次,基于格网地图模型进行三维地形分析,利用基于地形判定的部分启发式路径搜索得到后续遗传优化的初始路径种群,设计了遗传操作和适应度函数,通过仿真对本文提出的基于最小能量的三维路径规划方法进行了验证。
在理论研究的基础上,论文构建了无人车路径规划仿真系统,应用Matlab GUI设计开发了系统的图形用户界面。
通过理论分析及仿真研究表明,本文提出的基于最小能量的三维路径规划方法能够为复杂越野环境下无人车的运动规划出从起始点到目标点消耗尽可能少能量的安全、可靠的行驶路径。
【关键词】：军用无人车 路径规划 移动机器人 【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP242
【目录】：
- 致谢5-6
- 中文摘要6-7
- ABSTRACT7-9
- 目录9-11
- 第一章 绪论11-23
- 1.1 引言11-16
- 1.1.1 世界各国无人车的研究概况11-15
- 1.1.2 无人车在军事领域的应用及实战需求分析15-16
- 1.2 路径规划技术的分类及研究现状16-21
- 1.2.1 路径规划技术的分类16-17
- 1.2.2 路径规划技术的研究现状17-21
- 1.3 主要工作内容21-22
- 1.3.1 主要研究内容及研究意义21
- 1.3.2 章节安排21-22
- 1.4 本章小结22-23
- 第二章 基于人工势场法的局部路径规划研究23-41
- 2.1 势场函数的形式23-26
- 2.2 参数对算法性能影响的研究26-35
- 2.3 局部极小值问题35-37
- 2.4 仿真结果与分析37-40
- 2.5 本章小结40-41
- 第三章 基于最小能量的三维路径规划研究41-79
- 3.1 研究工作的基础41-43
- 3.1.1 问题定义41
- 3.1.2 能量消耗的表达41-43
- 3.2 基于DEM的环境建模43-45
- 3.2.1 数字高程模型43-44
- 3.2.2 栅格化44-45
- 3.3 基于降维法的路径规划45-57
- 3.3.1 算法设计46-50
- 3.3.2 仿真实验与分析50-53
- 3.3.3 算法改进及仿真结果53-57
- 3.4 基于最小能量的三维路径规划57-78
- 3.4.1 基于格网的地形分析57-62
- 3.4.2 基于地形判定的启发式路径搜索62-64
- 3.4.3 基于遗传算法的路径优化64-71
- 3.4.4 仿真实验与分析71-78
- 3.5 本章小结78-79
- 第四章 路径规划仿真系统的搭建79-85
- 4.1 Matlab GUI介绍79-80
- 4.2 系统构成及运行结果80-83
- 4.2.1 全局规划模块81-82
- 4.2.2 局部规划模块82-83
- 4.3 本章小结83-85
- 第五章 总结与展望85-87
- 5.1 全文总结85
- 5.2 研究展望85-87
- 参考文献87-91
- 作者简历91-95
- 学位论文数据集95
|
|
|
|
| 1 |
杜颖;丁昆;;美军无人地面车辆概述(三)(续)[J];国防技术基础;2008年04期 |
| 2 |
曹玉芬
,张国斌;美国无人地面车辆计划[J];国外坦克;2004年05期 |
| 3 |
刘金阁;李荣枝;;美陆军未来无人战车[J];国外坦克;2006年08期 |
| 4 |
王雄高;;军用机器人的需求与技术挑战——北约无人地面车辆最新研究[J];国外坦克;2007年03期 |
| 5 |
尚游,刘百顺,张万春,徐玉如;基于案例的自主式水下机器人全局路径规划的学习算法[J];哈尔滨工程大学学报;1998年05期 |
| 6 |
周明,孙树栋,彭炎午;基于遗传模拟退火算法的机器人路径规划[J];航空学报;1998年01期 |
| 7 |
王会丽,傅卫平,方宗德,张宏远;基于改进的势场函数的移动机器人路径规划[J];机床与液压;2002年06期 |
| 8 |
仲崇慧,贾喜花;国外地面无人作战平台军用机器人发展概况综述[J];机器人技术与应用;2005年04期 |
| 9 |
谢宏斌,刘国栋,李春光;动态环境中基于模糊神经网络的机器人路径规划的一种新方法[J];江南大学学报;2003年01期 |
| 10 |
艾海舟,张钹;基于拓扑的路径规划问题的图形解法[J];机器人;1990年05期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
马明山，朱绍文，何克忠，李相伟;室外移动机器人定位技术研究[J];电工技术学报;1998年02期 |
| 2 |
杨伟,倪黔东,吴军基;BP神经网络权值初始值与收敛性问题研究[J];电力系统及其自动化学报;2002年01期 |
| 3 |
李一平,封锡盛;“CR-01”6000m自治水下机器人在太平洋锰结核调查中的应用[J];高技术通讯;2001年01期 |
| 4 |
周明,孙树栋,彭炎午;基于遗传算法的多机器人系统集中协调式路径规划[J];航空学报;2000年02期 |
| 5 |
姜若愚，范丰仙;智能机器人传感器的研究述评[J];湖南大学学报(自然科学版);1994年05期 |
| 6 |
刘瑜,朱世强,吴海彬,田角峰,葛耀峥,金波;自主吸尘机器人在非结构性环境下的作业规划[J];机床与液压;2003年01期 |
| 7 |
冯申珅,朱世强,龚华锋,刘瑜;智能吸尘机器人控制系统的设计[J];机电工程;2004年04期 |
| 8 |
李瑞峰,李伟招;基于多传感器信息融合的移动机器人路径规划[J];机电一体化;2002年04期 |
| 9 |
张纯刚,席裕庚;全局环境未知时基于滚动窗口的机器人路径规划[J];中国科学E辑:技术科学;2001年01期 |
| 10 |
任华瑛,胡跃明,池瑞楠;基于遗传算法的最优模糊控制器在非完整移动机器人轨迹跟踪中的应用[J];机器人技术与应用;2000年06期 |
|
快捷付款方式
订购知网充值卡
订购热线
帮助中心