固定翼無人機任務航跡規(guī)劃及優(yōu)化方法研究.pdf

1、航跡規(guī)劃在無人機的任務飛行中具有非常重要的作用，它關(guān)系著無人機的飛行任務能否圓滿完成。目前采用的手工設計航跡的方法，耗時長、無可復用性，并且得到的航跡精度較低，隨著飛行任務復雜性的增加已經(jīng)不能夠滿足任務規(guī)劃的需要。本文針對項目中目前航跡規(guī)劃方法的缺點，設計了不同任務場景下的自動航跡規(guī)劃方法。并且在生成初始航跡的基礎上，對爬升過程的局部航跡的優(yōu)化方法進行了研究。
　　針對以上所述目的，本文的主要研究內(nèi)容和貢獻包括:
　　首先，

2、結(jié)合無人機的相關(guān)特性和測試數(shù)據(jù)，對大氣模型、氣動力模型、發(fā)動機的推力和油耗模型以及無人機飛行包線進行了分析和建模。并根據(jù)無人機的受力情況和六自由度動力學模型，對無人機的運動學特性進行了詳細的分析。
　　接下來，針對兩種任務場景分別提出了對應的航跡規(guī)劃方法。首先結(jié)合無人機的任務要求和運動性能，建立了無人機的基本飛行動作庫。隨后針對低空飛行條件下的障礙約束和航點約束，設計了基于遺傳算法和Dubins曲線的最短路徑生成方法，并采用切線法

3、對障礙進行回避。針對高空飛行時的空域邊界約束和飛行任務約束，設計了基于過渡航點的飛行動作庫調(diào)用規(guī)則，并使用航跡樹動態(tài)搜索的方法，對航跡進行全局尋優(yōu)。仿真結(jié)果表明，所規(guī)劃的航跡能夠很大程度地提升航跡規(guī)劃的效率，并減小飛行代價。
　　最后，為了提升無人機的機動性能和完成任務的能力，進一步對爬升段進行了局部優(yōu)化。通過對無人機的特點和爬升過程的分析，建立了無人機爬升軌跡的最優(yōu)化問題模型。并通過對比幾種常用的軌跡優(yōu)化算法的效果，說明了本文所