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《基于四旋翼飛行器的飛行航跡規(guī)劃方法研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、搖搖第31卷搖第5期計搖算搖機搖仿?lián)u真2014年5月?lián)u搖文章編號:1006-9348(2014)05-0084-05基于四旋翼飛行器的飛行航跡規(guī)劃方法研究王搖凱,張搖維,周德新(中國民航大學航空自動化學院,天津300300)摘要:由于飛行器的實際飛行環(huán)境復雜多變,且飛行過程受到諸多因素的限制,因此規(guī)劃環(huán)境的正確建立和規(guī)劃算法的恰當選擇成為航跡規(guī)劃的關(guān)鍵問題。以小型四旋翼飛行器為研究對象,針對室內(nèi)飛行環(huán)境,對航跡規(guī)劃進行了研究。針對室內(nèi)飛行環(huán)境,進行了三維建模,設(shè)計出了仿真平臺?？紤]到航跡規(guī)劃問題對算法計算速度的要求,采用快速擴展隨機樹(RRT)算
2、法進行航跡規(guī)劃,并針對算法存在的不足,進行了改進。在Matlab環(huán)境中,通過平臺的實際運行,進行仿真,并對仿真結(jié)果進行比較分析,得出結(jié)論,證明了改進的RRT算法確實有效,大大提高了運行效率,為飛行器航跡規(guī)劃提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:四旋翼飛行器;航跡規(guī)劃;快速擴展隨機樹算法;三維建模中圖分類號:V271.4;TP391.9搖搖文獻標識碼:BResearchonFlightPathPlanningAlgorithmsBasedonFour-rotorWANGKai,ZHANGWei,ZHOUDe-xin(AeronauticalAutomationCol
3、lege,CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China)ABSTRACT:Astheactualaircraftenvironmentofaircraftiscomplex,andtheflightisrestrictedbymanyfactors,sobuildingproperlyplanningenvironmentandchoosingappropriatelyplanningalgorithmsisthekeyissue.Inthispa鄄per,asmallfour-rotora
4、ircraftwasstudiedforindoorflightenvironment,anditspathplanningwasstudied.A3-Dmodelwasdesignedforindoorflightenvironments,andasimulationplatformwasdesigned.Takingintoaccounttheplanning'srequirementsofthecomputingspeedofthealgorithm,RRTwasusedtoplanthepath,andaimingattheshortag
5、e,thealgorithmwasimproved.ThroughtheactualoperationoftheplatformandsimulationexperimentswithMatlab,thesimulationresultswerecomparedtoprovethattheimprovedRRTalgorithmisreallyeffectiveandcanim鄄provetheoperatingefficiencygreatly.KEYWORDS:Four-rotor;Routeplanning;Rapidly-explorin
6、grandomtree(RRT);3Dmodeling1搖引言2搖小型四旋翼飛行器自主飛行系統(tǒng)簡介隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)的進步和數(shù)字地圖的普及,要使小型四旋翼飛行器實現(xiàn)自主飛行,飛行器需要具備加之無人飛行器的廣泛應(yīng)用對航跡規(guī)劃要求的不斷提高,各一套完整的自主飛行系統(tǒng)。自主飛行系統(tǒng)的組成如圖1。國開始進行自動航跡規(guī)劃技術(shù)的研究。由此可見,航跡規(guī)劃是實現(xiàn)飛行器自主飛行的關(guān)鍵技術(shù)。美國在這方面取得了矚目的成績。而輕巧簡單、可控性強的小型四旋翼飛行器成為了航跡規(guī)劃和控制設(shè)計等研究領(lǐng)域的理想研究對象。由于室內(nèi)環(huán)境障礙物較為密集,環(huán)境復雜且多變,能夠提供的
7、飛行空間有限,因此,需要飛行器在實際飛行的過程中能及時有效地躲避空間中的各種障礙物,確保安全地到達終點,[1]這對規(guī)劃算法的實時性要求較高。圖1搖小型四旋翼飛行器自主飛行系統(tǒng)圖基金項目:國家自然科學基金(61179044);國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計圖1描述了小型四旋翼飛行器自主飛行系統(tǒng)的組成及劃(973計劃)項目(2014CB744904);中國民航大學校級重各組成模塊之間的相互關(guān)系。要實現(xiàn)飛行器的自主飛行,每點科研項目(CAUC2009ZD0102)收稿日期:2014-02-20個模塊都起著至關(guān)重要的作用,只有各個模塊彼此合作才能—84—保證飛行
8、器從起點在限定的時間內(nèi)安全地飛到要求達到的目標位置,并完成指定的飛行任務(wù)。其中航跡規(guī)劃模塊的地位極其重要。而航跡規(guī)劃算法又是研究航跡規(guī)劃
