基于人工势场法的无人机群航路自主规划

为实现无人机编队在指定空域完成从起始点到目标点间的自主路径规划,且机群在该过程中具有良好的 协同性和执行高效性,提出了一种无人机群航路自主规划的方法并进行仿真。分析了机群个体的规划路径点及其特 点,并通过建立的数学评价体系对以上路径进行优劣性评估。仿真及评估结果表明：该方案是正确和有效的,并能 对传统规划方案存在的固有缺陷进行较好的修正,更利于现实中无人机群的实现。     

基于人工势场法的无人机群航路自主规划

为实现无人机编队在指定空域完成从起始点到目标点间的自主路径规划,且机群在该过程中具有良好的 协同性和执行高效性,提出了一种无人机群航路自主规划的方法并进行仿真。分析了机群个体的规划路径点及其特 点,并通过建立的数学评价体系对以上路径进行优劣性评估。仿真及评估结果表明：该方案是正确和有效的,并能 对传统规划方案存在的固有缺陷进行较好的修正,更利于现实中无人机群的实现。     

基于人工矢量场的AUV自主回收路径规划

针对自主水下航行器（AUV）水下自主回收过程中的路径规划问题,采用人工矢量场法规划回收路径。将回收过程划分为回坞导引阶段和入坞阶段,其中回坞导引阶段以入坞预备点为目标点,使用传统的人工矢量场法为AUV规划出一条无障碍路径;而入坞阶段则采用模糊变系数矢量场法,定义回收入口处的3个虚拟目标点,将AUV到回收中轴线的距离作为输入,通过模糊规则调整虚拟目标点的引力系数,使人工引力场的梯度方向指向回收入口,AUV沿光滑的入坞路径以期望的姿态驶进回收入口。仿真结果证明了该路径规划方法的有效性。     

基于改进势场法的移动机器人路径规划

针对传统势场法存在的路径不被识别、局部极小陷阱、振荡问题,提出适用于复杂障碍环境情况下机器人路径规划、结合多行为策略与可变影响范围的势场法。通过对障碍物影响范围做可变处理,消除问题共同必要条件,提前规避路径不识别、多障碍区导致的振荡、多障碍区导致的局部极小陷阱3个问题;采取新的步进与振荡分类方式,设计多行为行动策略,并给出各行为的准确起止条件,通过预判问题的共同表现形式以及起止条件的衔接进行行为切换,提前规避单障碍区导致的局部极小陷阱和单障碍区导致的振荡2个问题;基于数学仿真软件MATLAB平台的仿真结果验证所提方法在战场复杂障碍环境下的有效性与稳定性,与传统势场法、动态窗口法、A星算法、快速随机树算法的对比结果更突出了该方法的可行性与优越性。     

基于虚拟障碍物法的无震荡航路规划

人工势场法作为路径规划的一种算法,凭借其解算得到的平滑航路,特别适用于不够灵活的移动机器人、智能体的路径规划。由于人工势场法自身不可避免地存在局部极小值以及算法执行不可避免的离散化,导致航路点解算可能会陷入局部极小值陷阱而进入死循环以及出现航路点震荡问题。针对局部极小值陷阱问题,提出改进型虚拟障碍物法;对虚拟障碍物位置的确定,引入了威胁区的概念,并提出了一个确定标准。针对航路点震荡问题,提出过滤震荡点法。仿真实验证明：改进型虚拟障碍物法能够有效地使陷入局部极小值陷阱的航路点解算,成功逃出陷阱;过滤震荡点法能够有效地消除震荡航路点,得到相对平滑的航路。     

基于流函数法的无人机航路规划

针对无人机的自身特点和飞行任务要求,研究了流函数法在无人机航路规划中的应用.在二维平面中,将地形障碍和雷达等威胁等效为圆柱,无人机目标点等效为汇（sink）,推导了流体运动的复势.提出了流函数法避障时存在滞点问题的解决方案,并将其应用到存在多个障碍物的环境中.考虑无人机最小平飞距离和最小转弯半径约束,用流函数法得到了无人机的规划航路.仿真结果表明,修正后的流函数法可以规划出平滑的航路,同时满足无人机航路规划的要求.     

基于人工势场法的微小型AUV避障运动方法研究

人工势场法算法简单、易实现,且易与环境形成闭环控制,适合计算能力偏低的微小型AUV使用,但传统人工势场法进行避障运动研究时往往忽略AUV本身特性约束。对有障碍物威胁环境中的AUV避障运动进行了研究,通过添加AUV本身特性的影响,对传统人工势场法进行改进,建立了一种基于人工势场法的微小型AUV避障算法。通过对AUV的避障运动进行仿真试验,得到了各时刻AUV的空间位姿、运动轨迹以及速度航向变化,验证了该方法的可行性。     

人工势场和虚拟结构相结合的多水下机器人编队控制

传统的多水下机器人（AUV）编队算法,例如领航跟随法、虚拟结构法,对编队形成过程中AUV间的避碰问题和编队行进过程中的避障问题,没有进行有效解决。人工势场法可利用势函数进行避碰、避障,但队形组织能力略显不足。针对上述问题,提出了一种人工势场和虚拟结构相结合的多AUV编队控制算法。将系统分为3个部分：编队参考点、虚拟结构质点和AUV. 以编队参考点为中心形成期望的虚拟结构以组织队形;虚拟结构质点以期望的虚拟结构为运动目标,并在运动的过程中,通过人工势场斥函数,实现避碰和避障;AUV对虚拟结构质点进行目标跟踪,从而渐进形成AUV的队形。通过编队路径跟踪、编队队形变换和编队避障等一系列仿真实验,对算法的可靠性和灵活性进行充分验证。实验结果表明：在随机的初始位置条件下,多AUV系统可以快速无碰撞地形成队形;在编队行进过程中进行灵活的队形变换,并对障碍物有效避碰。     

一种资源约束下的AUV编队系统动态任务规划方法

动态任务规划是协调复杂环境、自主水下航行器（AUV）有限资源以及动态任务之间耦合,提高编队协同能力的关键技术。针对资源约束下的AUV编队系统动态任务规划问题,提出了一种基于不公平度的资源均衡方法,兼顾资源均衡和效能最大2个目标,建立了基于合同网的多约束多目标任务规划数学模型,基于着色Petri网实现了系统的形式化建模/仿真/验证一体化。仿真结果表明,该方法能够有效地解决以效能最大为目标的资源选择原则导致的优者负载过重和以平均执行任务数为核心的负载平衡算法带来的任务等待时间延长问题,提高了系统的效能。     

未知环境中基于A*算法改进的遍历式路径规划算法

针对如何减少未知环境中因复杂地形造成规划路径中存在无效重复路径段问题,提出APF-A*算法。采 用最近邻边界点选择策略保证规划路径对未知环境的高覆盖率,利用人工势场算法改进传统A*算法中估值函数。算 法在栅格地图上进行了实验验证。结果表明：APF-A*算法规划出的路径与A*算法相比在路径总长度方面降低了5.3% 以上,在平均路径重复率方面降低了5.4%以上,APF-A*算法有效减少了无效重复路径段。     

越野环境下基于势能场模型的智能车概率图路径规划方法

复杂越野环境下的路径规划是实现智能车无人驾驶的一项关键技术.越野环境中存在多种影响车辆运动的障碍物、环境威胁和越野道路,传统路径规划方法以路径长度或时间最短为优化目标,难以在复杂越野环境中正确规划安全可行的车辆行驶路径.针对该问题,提出了基于势能场模型的概率图(AFP-PRM)算法,采用人工势能场算法对越野环境建模,评...     

蒸汽发生器检修用六轴机械臂无碰撞路径规划研究

文中建立了蒸汽发生器检修用的特殊结构的6轴机械臂的运动学模型,并针对该机械臂的特殊结构及工作环境推导了一种方便的运动学求解方法.在此基础上给出了基于人工势场序列的无碰撞路径规划求解算法.仿真结果验证了算法的可行性.     

基于蚁群算法的无人机最短航路规划

为解决无人机在执行多航点任务过程中,由于航点数量较多而导致的多种飞行轨迹问题,提出一种仿生 蚁群觅食路径选择的无人机航点任务轨迹规划方法。介绍算法原理,计算信息点的信息素浓度,通过工蚁航点转换 规则和信息素浓度修改规则进行算法实现,并对其进行计算仿真和结果分析。仿真结果表明：该算法能够保证飞行 器以最短路径飞行完成所有航点任务,提高了无人机的任务执行效率,减少了控制系统的时间损耗,便于无人机编 队飞行系统的实现。     

基于改进人工鱼群算法的无人机路径规划

针对使用基于网格划分策略的改进人工鱼群算法计算无人机路径规划问题中寻优精度与算法计算量的矛盾,提出一种改进人工鱼群算法,该算法引入自适应步长和执行概率自适应分段网格遍历策略.算法前期用较大步长全局搜索较优路径,后期用较小步长及网格分段遍历策略在较优解附近进行局部遍历得到更精确最优解.仿真结果表明所提改进人工鱼群算法比原始鱼群算法和自适应步长人工鱼群算法结果更精确、稳定,较基于简单网格划分策略的人工鱼群算法计算量更小.     

基于任务区分的无人机航路规划方法

军用无人机飞行航路必须基于作战任务规划,在任务完成和飞行安全之间体现不同侧重.文中将无人机航路规划问题区分为固定航路规划和突防航路规划,阐明了各自的规划要点,提出的基于任务完成度的固定航路规划方法和基于改进蚁群算法的突防航路规划方法,能够满足无人机不同作战任务需求.通过算法仿真和作战仿真系统的应用实践,证明了文中方法的合理性和实用性.     

基于稀疏A*算法的AUV全局路径规划

路径规划是自主式水下航行器(AUV)研究领域的重要课题之一。传统的AUV路径规划算法,如人工势场法、图搜索法等,容易出现陷入局部最优解、计算速度慢等问题,为克服上述缺陷,本文基于稀疏A*算法,提出了一种新的用于构造搜索空间的随机布点方法,在路径规划区域内,利用随机函数均匀地布撒足够多的搜索节点,从而构成搜索空间,可显著降低计算量,提高搜索效率;并进一步对所得路径进行通视性检查,有效地减少路径点个数和折点数,获得更优路径。仿真试验结果验证了该算法的正确性和有效性,表明该算法具有全局优化能力强、计算速度快的优点,具有一定的工程应用价值。     

一种基于单移动GPS智能浮标的AUV导航方法

针对传统全球定位系统（GPS）辅助自主式水下航行器（AUV）导航的局限性,给出了一种基于单移动GPS智能浮标（GIS）的自主水下航行器（AUV）导航方法。利用超短基线（USBL）原理设计了AUV导航天线,通过该导航天线测量GIS与天线上水听器间的角度和距离,并由两者的向量关系和GIS的坐标位置导出了系统的量测方程。应用标准卡尔曼滤波（KF）解算水听器的坐标,进而求得AUV的位置坐标。仿真结果表明,该导航方法能较好地克服GPS在水下导航中的局限性,具有机动性好、隐蔽性强等优点,研究成果有望为AUV远程精确定位、路径规划和多AUV协同导航等方面提供理论基础。     

计算绕回转体势流流场卡门方法的一种数值解法

文中在深入研究势流理论和数值理论的基础上,提出了预处理加权迭代改善法,用它来求解利用卡门方法计算回转体势流压力分布过程中所出现的病态线性代数方程组系统。并以计算圆球势流压力分布为例,验证了该算法的有效性和可靠性。最后,通过大量的仿真计算,文中对卡门方法的适用范围、元素总数与总长的选取比例等问题进行了探讨。     

基于数学形态学的无人机航路规划方法研究

提出了一种基于数学形态学的无人机航路规划方法,重点在于解决基于真实地形数据和存在不规则火力威胁区时初始路径规划空间的确定方法.仿真结果表明,该方法生成的初始路径规划空间小,易于实现.