收藏本站
《长安大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无人机目标跟踪与避障研究

孟凡琨  
【摘要】:无人机由于有着方便、灵活及体积小型化等优点使其在无论是在军事领域还是在民用方面均有着广泛的应用。在无人机的诸多任务类型中,对动态目标的跟踪是其重要的应用方面之一。而随着无人机执行任务由单一机体向集群化发展,多无人机协调控制也成为未来发展方向。而无人机对空域中的威胁干扰以及障碍物的规避是完成飞行任务的关键。因此,本文主要对无人机对动态目标跟踪以及无人机路径规划和避障进行研究。论文的主要研究工作及成果总结如下:(1)针对单无人机跟踪场景,为提高无人机移动目标跟踪的精度,提出一种基于阶段化捕食空间自适应尺度策略蝙蝠算法(APRBA)的粒子滤波移动目标跟踪算法。首先,给出蝙蝠算法基本步骤,同时为提高蝙蝠算法的优化性能,利用阶段化捕食空间自适应尺度策略对蝙蝠算法进行改进,提高算法的优化性能;其次,利用提出的APRBA算法的超声波食物源定位和下一目标预测。通过仿真实验结果验证了对粒子滤波算法进行的改进实现了目标跟踪精度的有效提升。(2)针对双无人机执行基于视觉的目标跟踪的最佳协调问题,提高不可预知的地面目标的最佳结合点的视觉测量效果,提出了一种基于随机网格回归Monte Carlo的无人机最优目标跟踪策略。首先,通过无人机动力学和目标动力学分析,获得双无人机情况下的随机最优协调控制目标;其次,针对提出的控制目标,引入Monte Carlo求解方案,同时为解决标准Monte Carlo方案中存在的状态空间维度较高,计算复杂且精度不高的问题,利用随机网格方式构建回归Monte Carlo方案,实现了双无人机的最优协调控制。(3)针对三维场景下多无人机协调目标跟踪以及路径规划避障的问题,提出了一种基于Lyapunov指导矢量场(LGVF)和改进的干扰流体动力系统的混合方法来解决。首先,通过引入垂直分量和两个包含转向控制和速度控制的引导层,改进了三维环境下无人机合作目标跟踪的LGVF方法。然后,采用了无人机的改进IFDS方法,很好的解决了无人机在躲避复杂环境中遇到的障碍或威胁时的局部最小值问题。此外,改进IFDS框架中还增加了一些合作策略,以减少避障和集群维护的限制。最后,通过用LGVF的矢量场替换改进IFDS的原始水槽流,可以同步执行追踪目标和避开障碍物的工作。改进IFDS的反应参数可以通过滚动优化策略来调整,以优化路径方案。最后通过仿真实验验证了所提算法达到了设计目的。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:V279;V249

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜恒;;基于足球比赛路径规划的农用无人机定位和导航研究[J];农机化研究;2019年10期
2 问延安;蒋倩;;智慧监管:民用无人机企业监管的路径选择[J];长沙航空职业技术学院学报;2018年04期
3 卢俊文;王倩营;;无人机演变与发展研究综述[J];飞航导弹;2017年11期
4 ;反辐射无人机 天生雷达杀手[J];今日科苑;2017年07期
5 W.HK;;贵飞“鹞鹰”无人机系统完成首次实时巡查出警任务[J];军民两用技术与产品;2017年11期
6 姚思浩;;无人机的发展现状与趋势[J];电子制作;2018年01期
7 周超;向绪友;钟旭;贺艺;;无人机在农业中的应用及展望[J];湖南农业科学;2017年11期
8 金浩波;;无人机侦查之兴起与规制[J];铁道警察学院学报;2017年05期
9 杨健;程程;;无人机——从远古的飞翔梦想到现代的空天使者[J];科技中国;2017年10期
10 林鹰;;车载无人机快递系统[J];交通与运输;2017年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄兆麒;关万隆;李嘉伟;;无人机在边境管控中的应用研究[A];2017年(第三届)中国航空科学技术大会论文集(下册)[C];2017年
2 王志广;张春元;康东轩;;中继式无人机自组网方案设计[A];OSEC首届兵器工程大会论文集[C];2017年
3 杨光;王振宇;;无人机用活塞发动机质量与可靠性标准规范[A];质量管理体系评估最佳实践论文集[C];2017年
4 朱德铭;蔚文杰;;推进无人机装备保障科学发展的思考[A];航空装备维修技术及应用研讨会论文集[C];2015年
5 颜春艳;勉力财;张九民;;无人机系统用户技术资料体系研究[A];航空装备维修技术及应用研讨会论文集[C];2015年
6 王振宇;;航母无人机系统技术发展研究[A];航空装备维修技术及应用研讨会论文集[C];2015年
7 ;前言[A];2014(第五届)中国无人机大会论文集[C];2014年
8 祖先锋;李猛;韩玉芹;陈璞;;军用无人机系统计量保障体系研究[A];2014(第五届)中国无人机大会论文集[C];2014年
9 丁照蕾;刘泽勋;;美国无人机系统控制模块架构[A];2014(第五届)中国无人机大会论文集[C];2014年
10 顾天一;陈云翔;张磊;;基于环境的无人机数据链效能评估[A];2014(第五届)中国无人机大会论文集[C];2014年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 姚天宇;中国无人机将成世界市场“捕食者”[N];中国航天报;2016年
2 李大光 李晨;追赶世界一流的中国无人机[N];中国青年报;2011年
3 本报记者 王玉东;极飞科技助农业数字化成效显著[N];农资导报;2018年
4 本报记者 王建鹏;极飞科技点燃“农业飞翔”梦想[N];中国农机化导报;2018年
5 莱文;推动我国无人机产业高质量发展[N];中国质量报;2018年
6 航空工业沈阳所 岳智敏 张健;航母舰载无人机的发展与关键技术[N];中国航空报;2017年
7 记者 姚雯;我国民用无人机产值2025年达到1800亿元[N];中国高新技术产业导报;2017年
8 本报记者 汤莉;我国将建立民用无人机管控体系[N];国际商报;2017年
9 记者 邱登科;无人机应用步入高速发展期[N];民营经济报;2017年
10 本报记者 张红霞 傅耕;成都无人机产业蓄势起飞[N];四川日报;2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡琨;无人机目标跟踪与避障研究[D];长安大学;2018年
2 王勋;基于拟态物理学的无人机编队控制与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2016年
3 薛武;无人机影像定位优化技术研究[D];战略支援部队信息工程大学;2017年
4 裴信彪;新型多旋翼无人机的低成本组合导航与稳定控制[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
5 邱东海;无人机起降滑跑与减振缓冲关键技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
6 徐福祥;基于无人机及多源数据的黄海绿潮监测研究[D];中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所);2018年
7 朱小宁;航空物探无人机飞行姿态测量技术研究[D];吉林大学;2018年
8 张潮;神经智能控制在小型快递无人机系统中的研究与应用[D];北京科技大学;2017年
9 秦维彩;单旋翼植保无人机喷雾参数优化研究[D];江苏大学;2017年
10 赵明;多无人机系统的协同目标分配和航迹规划方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范浩楠;基于声波信号的室内无人机定位研究[D];西北大学;2018年
2 陈亚锋;无人机飞行数据实时异常检测系统研制[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 任一可;我国民用无人机法律规制问题研究[D];西北大学;2018年
4 冯雪峰;无人机单镜头倾斜摄影测量的精度研究[D];华北理工大学;2018年
5 李红阳;基于无人机摄影测量技术的土地调查方法研究[D];华北理工大学;2018年
6 滕腾;CCS项目中CO_2泄露风险的无人机遥感监测响应研究[D];西北大学;2018年
7 鲁佳隽(Lucian);无人机河道巡检系统设计与实现[D];南京师范大学;2018年
8 耿路;基于海情的掠海无人机RCS问题研究[D];南京师范大学;2018年
9 吕梦;无人机在高速公路边坡日常养护巡查的应用研究[D];长安大学;2018年
10 刘强军;基于FPGA的无人机惯性导航算法研究与电路设计[D];哈尔滨工业大学;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026