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《南京航空航天大学》 2008年
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基于进化算法无人机航路规划技术研究

严建林  
【摘要】: 由于飞行环境复杂,无人机约束条件众多,且各因素之间存在强耦合使得航路规划成为无人机任务规划中具有挑战性的问题。针对航路规划问题的复杂性,本文在环境模型、无人机约束及航路规划器等方面进行研究。最后论文基于进化算法,规划出满足各项航路规划目标的最优或可行航路。 在环境建模方面,对无人机飞行环境中地形、天气、雷达等威胁因素进行分析,建立了飞行环境的二维数学模型。在约束处理方面,综合考虑无人机约束条件(如最大航程、机动能力等)和飞行环境约束(如起降方向、威胁等)后,将其融合到进化算法中。 规划器是无人机航路规划的核心,本文采用基于进化计算方法,通过将进化算法与无人机航路规划相结合,提出了基于进化算法的单种群航路规划器EPP(Evolutionary Path Planner)以及多种群航路规划器MPEPP(Multiple Populations Evolutionary Path Planner),解决了多约束、复杂环境下无人机航路规划问题。由于航路规划的复杂性,本文的进化算法采用变长实值航路编码方式,产生初始航路种群,设计了变异、交叉等6种进化算子对个体进行操作,使进化算法能够有效处理无人机的各种约束。 在VC++6.0环境下对EPP、MPEPP算法进行了编程实现,设计了威胁散列及具有威胁陷阱的飞行环境,对EPP、MPEPP算法进行实验验证。通过对仿真实验结果分析表明: EPP算法和MPEPP算法能够有效解决威胁散列、威胁陷阱等复杂飞行环境下航路规划问题,因而验证EPP、MPEPP算法的有效性和正确性。 最后总结了全文工作,展望了该课题需进一步研究的内容。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:V249.122

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 华珊珊;;基于遗传退火算法的无人机航路规划[J];计算机测量与控制;2013年03期
2 华珊珊;;无人机航路自动规划优化方法研究与仿真[J];计算机仿真;2013年04期
3 李子杰;刘湘伟;汤博;燕明亮;;基于进化算法的雷达对抗侦察无人机航路规划[J];火力与指挥控制;2013年06期
4 李子杰;刘湘伟;刘畅;吴志建;;雷达假目标干扰无人机航路规划研究[J];现代雷达;2013年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 胡木;基于速度矢量场的航路规划技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 张建峰;一种飞行器航迹规划算法[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 陈鸿杰;数据链组网系统航线规划子系统方案设计及算法研究[D];电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 曾佳;周德云;马云红;;基于五叉树A~*搜索算法的无人战斗机航迹规划[J];弹箭与制导学报;2005年S6期
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10 宋奇海;基于高级语言函数的“坐标平移与旋转”算法优化[J];现代测绘;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 巴海涛;无人机航迹规划研究[D];西北工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
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10 周丽娟;乐晓波;;物流配送路径优化的研究[J];办公自动化;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐文文;赵斌;龙连春;;基于遗传算法的加筋圆柱壳屈曲承载力优化[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 张明;周永权;;一种新型的全局优化算法—区间进化算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 刘涵;高俊涛;;并联式混合动力汽车控制策略及遗传算法优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
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5 粟晓玲;史银军;;基于水资源转化模拟的内陆河流域水资源优化配置研究[A];全国水资源合理配置与优化调度及水环境污染防治技术专刊[C];2011年
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7 左言言;严才宝;;一种新的GA优化四自由度主动悬架控制[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
8 赵亮;李书;鲁大伟;;MLPG混合配点法在形状优化中的应用研究[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
9 刘宏宇;杨军;欧建平;;卫星高速数传中基于进化算法的有记忆HPA预失真技术[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
10 张超;周辉;;一种实现雷达探测概率三维可视化的方法[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
5 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年
6 马丽珍;自由空间量子通信中偏振光子传输和操控的理论与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
7 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
8 郑军红;基于知识工程的智能夹具设计系统构建研究[D];浙江大学;2010年
9 刘思华;电网故障诊断方法的研究[D];山东大学;2010年
10 赵志超;导弹防御雷达网数据融合技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 张可平;CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
5 李京京;城市给水管网改扩建优化设计模型研究[D];郑州大学;2010年
6 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
7 张鹏;橡胶坝静动力特性有限元分析[D];山东农业大学;2010年
8 黄丽琴;匹配场处理性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王彬;船舶多航态对减摇鳍电伺服系统影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏菲;彭辉;沈林成;;基于协进化多子群蚁群算法的多无人作战飞机协同航迹规划研究[J];兵工学报;2009年11期
2 李栋;曹义华;苏媛;冯婷;;基于改进蚁群算法的低空突防航迹规划[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
3 吕书强;晏磊;张兵;杨绍文;焦健;赵红颖;秦其明;曾琪明;;无人机遥感系统的集成与飞行试验研究[J];测绘科学;2007年01期
4 李佳泽;李应岐;徐姗;;基于混合算法的无人机路径规划[J];四川兵工学报;2011年06期
5 马云红,周德云;基于遗传算法的无人机航路规划[J];电光与控制;2005年05期
6 李士波;孙秀霞;李海军;;多约束条件下的飞行器航迹规划算法[J];电光与控制;2007年02期
7 王志科;朱凡;彭建亮;;基于启发式A~*算法的飞行器三维航路规划[J];电光与控制;2009年06期
8 张得舒;黄长强;丁达理;丁锋;;基于A~*算法的无人机攻击轨迹解算[J];电光与控制;2011年03期
9 阎代维,谷良贤,王兴治;基于Voronoi图的巡航导弹突防路径规划研究[J];弹箭与制导学报;2005年02期
10 穆中林;鲁艺;任波;张斌;;基于改进A~*算法的无人机航路规划方法研究[J];弹箭与制导学报;2007年01期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 PALADIN;[N];电脑报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
2 赵杰;数字地形模拟—地形数据获取与数字地形分析研究[D];武汉大学;2004年
3 郑昌文;飞行器航迹规划方法研究[D];华中科技大学;2003年
4 霍霄华;多UCAV动态协同任务规划建模与滚动优化方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 秦赟;基于改进粒子群算法的无人机航迹规划[D];电子科技大学;2011年
3 郭国林;基于进化计算的无人机航迹规划研究[D];电子科技大学;2011年
4 罗钦平;遗传算法的改进及其在结构优化中的应用研究[D];中北大学;2012年
5 张厚道;基于数字地图的无人战斗机低空突防轨迹规划方法研究[D];西北工业大学;2004年
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7 孙大伟;TF/TA航迹规划技术与工程化研究[D];西北工业大学;2006年
8 田亮;基于遗传算法的飞行器多航迹规划算法研究[D];河北师范大学;2006年
9 巴海涛;无人机航迹规划研究[D];西北工业大学;2006年
10 赵玲玲;飞行器航迹规划与航迹控制算法研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李春涛;易小芹;胡木;;基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划[J];南京航空航天大学学报;2012年03期
2 任佳;崔亚妮;张婧;;基于时变DBN的UAV航路威胁评估模型[J];计算机仿真;2014年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张建峰;一种飞行器航迹规划算法[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 康山松;编组站到发线运用研究[D];西南交通大学;2013年
3 肖宇;无人飞行器航迹规划的研究[D];沈阳理工大学;2013年
4 余白玲;中空长航时无人机任务规划研究与应用[D];电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 韩志刚,孙隆和,李克己,佟明安;一种基于最优控制的航路规划方法[J];飞行力学;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范洪达,叶文,马向玲;面向低空突防的三维航路规划仿真研究[J];计算机仿真;2004年02期
2 龚清萍;基于数字地形数据的静态航路规划[J];航空电子技术;2000年02期
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6 赵丰;唐正平;温崇雅;;基于广度优先递归算法的航路规划[J];四川兵工学报;2009年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 吴剑;代冀阳;周继强;;航路规划中的地形数据压缩与多分辨率处理[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
8 朱华光;刘莉;朱勇;;基于蚁群算法考虑无人机可用过载的航迹规划[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
9 王树茂;;AIS管理维护中心运行管理工作研究[A];中国航海学会航标专业委员会沿海航标学组、无线电导航学组、内河航标学组年会暨学术交流会论文集[C];2009年
10 文泾;朱玉文;;用遗传算法进行航线规划[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 杭春燕;江苏海事管理实现“四个一体化”[N];新华日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
2 陈岩;蚁群优化理论在无人机战术控制中的应用研究[D];国防科学技术大学;2007年
3 龙涛;多UCAV协同任务控制中分布式任务分配与任务协调技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 林林;基于协同机制的多无人机任务规划研究[D];北京邮电大学;2013年
5 曲玉玲;空中交通碰撞风险建模研究[D];南京航空航天大学;2012年
6 甄子洋;融合控制方法及其在无人机飞行控制中的应用研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 胡中华;基于智能优化算法的无人机航迹规划若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡乙锋;直线航路规划算法及其实现[D];西安电子科技大学;2012年
2 宋洋;无人飞行器自主航路规划技术及仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 辛正伟;航路网络规划技术研究[D];南京航空航天大学;2013年
4 许友平;无人机对地侦察/攻击航路规划软件系统的研制与开发[D];南京航空航天大学;2013年
5 胡木;基于速度矢量场的航路规划技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 邓文超;无人靶机航路规划技术研究[D];南京航空航天大学;2013年
7 朱振强;飞行器航路规划与评价研究[D];西安电子科技大学;2014年
8 李博;老铁山至长兴岛VLCC航路规划与模糊优选研究[D];大连海事大学;2011年
9 张琪;基于改进启发式算法的无人机航路规划[D];电子科技大学;2010年
10 李丽丽;山东沿海公共航路规划及评价研究[D];武汉理工大学;2010年
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