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救援直升机航迹规划研究

陈通  
【摘要】:航迹规划是民用直升机在执行搜救任务前的一项重要飞行准备工作。特别是在山区等地形条件较为复杂的地区,人工规划航迹效率低下,且不尽合理,所以本文提出并研究了救援直升机的航迹规划问题。旨在快速合理地规划出一条既保证飞行安全,又能最快到达目的地的飞行航迹。 本文在对数字高程模型以及数字等高线地图研究的基础上,采用数学形态学图像处理技术,对以等高线形式表示的障碍物图进行处理,从而得到航迹搜索空间。在此基础上,选用启发式最短路径搜索算法,在二维平面上搜索得到最短航迹。 对于三维航迹规划问题,本文采用分层策略,将三维空间航迹规划问题按照精度要求分解为多个二维平面,在各平面上分别得到可行航迹搜索区域,并进行水平栅格划分,然后将各高度层的可行航迹栅格组成三维可行航迹搜索空间,利用蚁群搜索算法,进行三维最短航迹搜索。 对于多机多目标的协同搜救问题,本文采用可行度评估方法,根据各目标点任务特点,评估其对于指定直升机的任务执行的可行度,然后将目标点任务指派给合适的直升机。将多机多目标协同问题简化为类似旅行商问题,采用遗传算法进行多目标点的航迹规划。 本文对于上述三种航迹规划问题,结合数字地图处理软件Global Mapper,均在MATLAB平台上进行了仿真实现,证明方法具有可行性。


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