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在危险天气条件下,需要研究航班改航路径规划的问题。对传统人工势场法中的斥力势函数进行修正,将目标点与障碍物的距离以及航空器与受限区的运动速度考虑在内,建立了动态人工势场法的多机改航路径规划模型。模型解决了障碍物附近目标不可达问题,并且适应动态运行环境。算例验证了模型的有效性和可行性。 相似文献
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针对民用直升机的复杂贴地环境,开展了预设障碍物环境结合无人直升机飞行性能包线约束的航迹规划研究。首先,基于障碍物建模方法设计了航迹规划算法,解决了传统人工势场法较难适用于三维环境下无人直升机航迹规划的诸多问题,提出了一种改进的人工势场算法并扩展至三维空间。然后,针对三维环境中的目标不可达问题,建立了一种基于相对距离判断的斥力势场函数方法;针对局部极小值问题,发展了一种基于无人直升机飞行性能约束的航迹点回溯法以逃离出局部极小值区域的方法。最后,通过仿真验证分析了该算法的有效性。仿真结果表明:改进的人工势场法能够有效克服传统人工势场法的不足,实现无人直升机在飞行性能包线约束下的三维航迹规划。 相似文献
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航迹规划是实现无人机自主导航飞行的关键。针对人工势场法应用于无人机航迹规划时出现的规划失败、实用性不强的问题,本文提出一种基于平面约束人工势场的航迹规划算法。首先,利用约束平面切割障碍物,简化了障碍物的分布。其次,构建航迹的可行性约束条件,并建立了基于约束平面的人工势场法。最后,综合并改进了一种额外控制力法和常用的改进势场函数。仿真验证表明,该算法克服了传统人工势场法未考虑无人机物理性能限制、易陷入局部最小值以及目标不可达的问题,同时提高了航迹规划质量。通过本文研究,人工势场法的不足得到了改善,有利于人工势场法在无人机航迹规划领域的应用与发展。 相似文献
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基于神经网络和人工势场的协同博弈路径规划 总被引:1,自引:4,他引:1
协同博弈路径规划是空战自主决策、机器人体育比赛等应用场景中的重要问题,其难点在于对环境对抗性反馈的实时自适应和多智能体的相互配合。提出一种基于神经网络和人工势场的协同博弈路径规划方法,使用反向传播(BP)神经网络自适应调整人工势场函数系数,并将人工势场作为神经网络输出端的特征提取。为解决真实样本质量和数量不足的问题,基于遗传算法仿真生成样本数据用于神经网络训练,并通过滚动时域的思路面向动态博弈优化样本性能。从样本数据中提炼出距离差与航向差以反映协同和博弈特性,利用神经网络的黑盒特性和学习能力解决协同博弈问题。应用于二对一反隐身超视距空战路径规划,比经典人工势场法有明显性能提升,且计算开销可接受,计算复杂度分析表明该方法可以较好扩展到多机对抗场景。 相似文献
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针对无人机运动避障人工势场算法本身存在的极小值问题和局部最小值问题,采用改进的人工势场算法,提出了一种新的路径规划方法。不同于目前的人工势场法,该模型从双机相互作用开始,在障碍物斥力的基础上,增加了无人机之间的斥力,同时定义集群的前置形心作为另一个引力源。算法分析表明,该方法能够有效避免无人机陷入局部最小值,并增强了无人机机群的控制和避障能力。基于该无人机控制模型,给出了路径规划设计并进行了仿真实验。实验结果表明,基于该模型的无人机机群控制具有更好的避障性能和追踪目标的能力。 相似文献
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基于约束人工势场法的弹载飞行器实时避障航迹规划 总被引:1,自引:0,他引:1
针对弹载飞行器飞行高度低、需实时避障的需求,提出了一种三维约束人工势场法用于弹载飞行器的实时避障航迹规划.该方法将人工势场法扩展到三维空间,增加了一个势场函数——高度调节势场函数,并将弹载飞行器的动力学约束条件引入人工势场法中.该方法继承了传统人工势场法计算速度快、占用内存少的优点,并能保证所规划航迹的可飞性.仿真结果显示约束人工势场法相比于传统人工势场法,具有以下优势:所规划的航迹更具有可飞性;可明显减弱在障碍物附近的抖动现象;可显著改善在狭窄通道中的摆动现象;不易陷入局部最小点. 相似文献
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人工势场与虚拟结构相结合的无人机集群编队控制 总被引:1,自引:0,他引:1
采用人工势场法进行无人机集群编队控制时,无人机集群通常难以准确地到达期望位置,且容易陷入局部极点问题。针对上述问题,提出一种人工势场与虚拟结构相结合的无人机集群编队控制方法。在三维空间中设立虚拟结构质点,并将其分为编队参考点和目标参考点两部分,通过建立集群个体间以及个体与编队参考点之间的人工势场,使得无人机集群在该势场作用下以编队参考点为参考形成预设编队,再通过建立目标参考点和编队参考点之间的人工势场,使得无人机集群在该势场作用下跟随编队参考点轨迹到达期望位置。仿真结果表明,在随机的初始位置条件下,无人机集群可以跟随编队参考点快速形成预设编队,并准确地到达期望位置。 相似文献
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移动机器人通过跟随一个指定行人实现导航是一种便捷的方式。针对行人跟随中的机器人跟随和避障问题,提出了一种基于路径规划的无碰跟随方法。该方法结合激光点云分割提供的非行人障碍信息生成静态障碍代价地图,并根据3D行人定位结果,利用基于无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter,UKF)和最近邻联合概率数据关联(Nearest Near Joint Probabilistic Data Association,NN-JPDA)的多行人跟踪器估计干扰行人运动状态,进而生成动态行人代价地图。在此基础上,基于A*的全局规划器结合静态障碍代价地图输出指向目标行人的全局路径,而基于时间弹性带(TEB)算法的局部规划器也将动态行人代价地图纳入考虑范围以规划优化的局部路径,这能够帮助机器人实现行人感知的避障且跟随全局路径。通过低频全局规划与高频局部规划结合的方式实现对目标行人安全无碰的跟随。实验验证了所提方法的有效性。 相似文献
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设计了双回路的双轮移动机器人运动目标追踪与避障控制方案。内层控制回路是运动目标追踪控制律,指导机器人追踪到目标并保持一定的安全距离,控制律考虑了机器人在运动速度上的限制,其渐近稳定性用Lyapunov函数法进行了证明。当遇到障碍物时,外层控制回路根据超声传感器的信息和阻抗控制的概念产生阻抗虚拟力,将期望目标调整到虚拟位置,使机器人能够自动转向以避开障碍物。仿真研究和实验结果证明了追踪算法的有效性和避障方法的可行性。 相似文献
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障碍物数据集是国际民航组织在航空情报管理(AIM)体系下提出的一种基于航空信息交换模型(AIXM)规范的航空情报数据集,该数据集中障碍物的查询将直接影响机场净空评估与飞行程序设计。在分析障碍物数据集的时间与空间属性基础上,利用时空数据模型与航空信息交换模型规范,提出一种基于时间点和空间位置的障碍物数据集查询方法, 用于解决障碍物数据集的查询问题;构建障碍物查询与可视化系统,并通过设计随机实验和实例应用对该方法的可行性和可靠性进行验证。结果表明:该障碍物数据集查询方法能够提取出对机场净空与飞行程序设计有影响的障碍物,增强了飞行程序设计人员对机场障碍物分布的情景意识。 相似文献
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基于障碍凸化的改进环流APF路径规划 总被引:1,自引:0,他引:1
为改善人工势场法(APF)在复杂障碍环境下的路径规划能力,提出基于障碍凸化的改进环流APF路径规划方法。通过改变APF方法斥力势场的方向,使其形成绕行障碍边缘的环流,改善了APF方法在平台-目标位置连线与障碍边界垂直时可能陷入局部极小值的问题。针对多边形障碍(凹、凸)与圆形障碍,给出包括障碍初始化与相交障碍集合迭代凸化步骤的障碍凸化方法,将复杂障碍空间转换成为凸障碍的空间,避免平台进入凹多边形或相交障碍产生的凹区域而无解的问题。在仿真环境中,对比了传统APF方法、未使用障碍凸化的环流APF方法、使用障碍凸化的环流APF方法的路径规划结果,并分析了不同障碍数量、相交障碍数量条件下的方法计算耗时。根据结果,使用障碍凸化的环流APF方法能够明显改善APF方法在复杂障碍环境下的路径规划能力,方法实时性好,每个障碍所需的单步计算耗时约为0.02~0.03 ms,能够支持平台在复杂障碍环境下的在线路径规划。 相似文献
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由电力线所引起的无人直升机事故频频发生,因而确保无人机飞行安全一个很重要的方面就是对电力线的检测。文章采用毫米波宽带线性调频技术实现了对高压线小目标的探测分辨,研制了毫米波无人直升机避障雷达系统,解决了无人机低空巡线飞行的安全问题。通过实际挂飞试验说明,该系统可靠有效,满足装备要求。 相似文献