基於擬態電勢能的飛行器航路規劃方法

       航路規劃是現代各類飛行器,特別是無人機(UAV)安全飛行和完成任務的關鍵要素.對於複雜威脅環境和高維空間的航路規劃問題,傳統規劃方法在規劃速度、航路安全性、算法適用性等方麵存在一定的應用局限.分析了電荷在電場中移動引起電勢能變化的特點規律及電勢場分布特性,模擬電勢場理論對飛行環境進行威脅建模,建立基於電勢威脅場引導的航路節點概率選擇機製及安全性評價準則.在此基礎上,構建基於擬態電勢能的隨機采點擴展武航路規劃方法,通過與傳統航路規劃方法的對比仿真實驗表明,運用擬態電勢能進行航路規劃,能夠顯著縮短路徑長度和計算時間,提高規劃航路的安全性,對於航路規劃的應用很有價值。

       針對無人機之間的通信距離受到限製的情況,提出了一種基於Voronoi圖的分布式協同搜索策略.首先建立了環境、無人機、傳感器、通信等的數學模型;然後設計了速度約束下各架無人機的控製律;在通信距離不小於兩倍視場半徑的情況下,給出了各架無人機利用通信距離之內的鄰居信息計算各自視場範圍內的Voronoi圖區域及其質心的方法,並設計了通信距離受限情況下的搜索策略,給出了通信周期與采樣周期不同步情況下的信息更新公式.仿真結果表明,該分布式搜索策略比貪婪搜索和隨機搜索策略在降低區域不確定度上具有更快的收斂速度,可實現通信距離受限情況下的多無人機分布式協同搜索任務。


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