基于BCB & MapX的无人机航路规划与监控系统实现

给出了无人机监控系统的模块构成,在分析模块要素的基础上,给出了在BCB下实现无人机任务规划与监控系统的方法.通过在BCB中引入MapX控件,提高系统对GIS信息的监控处理能力;建立了无人机航路优化的VORONOI图数学模型,通过最小化航路代价的Dijkstar算法,在MapX中实现了最优航路的搜索,并针对MapX二次开发中的少量复杂图标的动态标绘、动态更新的关键技术问题提出了一套有效的解决的方案,给出了其实现的核心代码.     

MapX在车辆监控系统中的应用研究

在车辆监控系统中，通过电子地图可以直观地掌握车辆的动态信息，因此电子地图的设计和实现是车辆监控系统设计的重点。文中探讨了MapX控件在车辆监控系统中的具体应用，在分析车辆监控系统的组成和工作原理基础上，针对电子地图所需完成的功能，采用Visual C 开发工具，集成MapX控件，实现了车辆定位、轨迹回放、鹰眼图、目标模糊查询等功能，完成了车辆监控系统中电子地图模块的设计，对MapX在特定系统中的开发有参考作用。     

基于MapX的无人机生存力分析系统

生存力是无人机设计和使用中最优先考虑的技术指标之一,针对现代战场仿真对态势实时显示及分析结果直观表现的要求,应用MapX组件技术研制了无人机生存力分析系统。首先,简要介绍了MapX的主要框架和特点,讨论了无人机生存力分析系统的功能、组成,并给出了系统的模块划分和程序流程;然后,详细分析了在VC++环境中结合MapX技术实现战区地图显示、漫游、缩放以及作战想定、生存力数据显示处理的功能;最后,给出了生存力分析仿真算例。仿真实验表明,该系统能真实、直观、动态地表现无人机所处的战场地理环境,便于生存力影响因素的分析。     

基于MapX的车辆监控管理系统的设计与实现

在车辆监控系统中,通过电子地图可以直观地掌握车辆的动态信息。在分析车辆监控系统的组成和工作原理基础上,针对电子地图所需完成的功能,采用VB开发工具,集成MapX控件,实现了车辆定位、轨迹回放、鹰眼等功能,完成了车辆监控系统中电子地图模块的设计,对MapX在特定系统中的开发有参考作用。     

MapX在车辆监控系统中的应用研究

在车辆监控系统中,通过电子地图可以直观地掌握车辆的动态信息,因此电子地图的设计和实现是车辆监控系统设计的重点.文中探讨了MapX控件在车辆监控系统中的具体应用,在分析车辆监控系统的组成和工作原理基础上,针对电子地图所需完成的功能,采用VisualC+ +开发工具,集成MapX控件,实现了车辆定位、轨迹回放、鹰眼图、目标模糊查询等功能,完成了车辆监控系统中电子地图模块的设计,对MapX在特定系统中的开发有参考作用.     

无人机群航路规划定量验证方法研究

无人机群航路规划是实现无人机群对目标协同搜索的关键，针对无人机群航路规划的优化、解算问题，提出了一种针对无人机群航路规划的定量验证方法，该方法运用概率迁移系统与随机多主体博弈模型构建了无人机群航路时空系统模型，使用概率空间时态逻辑对无人机群航路规划的质量指标进行了描述，通过自动验证算法实现质量指标的验证。该方法可实现对无人机群航路规划的建模、分析工作，完成对无人机群航路规划在任务完成度、飞行安全度和性能发挥度这3个方面质量指标的计算，为确定无人机群的较优航路提供理论依据。     

基于LED-89C52的无人机动态信号采集处理系统设计

无人机动态信号采集与处理,是对无人机控制的关键;设计并实现了一种基于LED-89C52的无人机动态信号采集与处理系统,该系统以89C52单片机为核心,使用高质量的信号采集终端模块以及信号处理调理模块增强检测精度,提高无人机大气信号检测的动态性能,系统的硬件设计,主要包括89C52单片机、信号采集终端、信号处理板模块、信号调理模块以及传感器信号放大与A/D转换模块和显示译码驱动模块、LED数码管显示模块等,给出了系统实现动态信号采集与处理的流程图以及程序代码,实现无人机中动态信号有效采集与处理;实验结果表明,所提系统可准确获取无人机中动态信号,完成信号的有效处理,具有较高的准确率,应用前景广阔。     

变步长稀疏A*算法的无人机航路规划

为实现不同条件下的无人机自主航路规划,提出一种变步长稀疏A*算法。当遭遇紧迫环境时,缩小稀疏A*算法（SAS）的搜索步长,使无人机安全通过,提高了搜索精度和算法的鲁棒性,否则,保持较大的搜索步长扩展,保证搜索的高效性;并依据动态稀疏A*算法（DSAS）的思想,给出了应用于实时航路规划的多步搜索方案。仿真结果表明,算法简单有效地实现了复杂环境下的航路规划以及动态环境下的在线实时航路规划。     

无人机航路规划及视景仿真系统设计与实现

为提升无人机自主任务执行能力,对飞行特性、任务执行能力进行预演仿真,以减少实际试验投入、降低研制风险、缩短研发周期。针对某型无人机的飞行特性,开发了一套交互式无人机航路规划及视景仿真系统,解决了复杂飞行环境建模、三维空间大范围航路规划及大场景、真实环境三维场景建立等关键问题,实现对无人机的三维航路规划、视景仿真等功能,该系统是无人机模拟仿真系统的重要组成部分。仿真结果表明:该系统航路规划模块能适应不同环境的需求,规划速度快、规划结果准确,三维视景中直观显示无人机三维飞行特性,三维场景震撼真实,操作交互方便,可满足无人机任务飞行的航路规划及模拟验证等需求。     

基于MapX开发的无人机导航系统

使用MapX在无人机导航系统中添加能够处理矢量地图数据的地理信息模块,可以显著地提升系统的性能;文章对如何在矢量地图下进行无人机导航与任务规划进行了研究,完成对地理信息系统中矢量地图的基本控制和操作,并在地理信息图上进行航线的设定与修改;另外,针对二维矢量地图无法对无人机进行三维空间定位的问题,文章通过在无人机导航系统中添加高度位置显示模块,用二维平面地图与高度图相结合的方式来实现对无人机位置的三维定位;通过在无人机仿真实验系统中的使用,证明了该系统能高效、直观地对无人机飞行进行监视与控制。     

基于MapX的无人机气象探测显示系统的设计与实现

利用面向对象设计语言VC+ +和ActiveX控件MapX设计开发了无人机气象探测显示系统,实现了无人机飞行航迹的电子地图显示、重要飞行参数的数据显示和气象参数的数据图形显示,可用于实时监视和事后回放分析.探讨MapX的二次开发技术,对MapX在类似系统中的开发有参考价值.     

多无人机空中加油的最优会合航路规划

为了空中加油能面向多架无人机,本文提出了空中加油的三维最优会合航路规划算法.多架无人机分布在不同区域,需要加油机沿预定的规划航路飞行会合,以完成空中加油任务.由于加油机可同时服务的受油机数量有限,需要寻找最优分配策略将无人机预分配至不同加油区域与之会合.本文首先根据加、受油机在各加油区域的最短会合时间,将最优分配问题建模为整数线性规划问题,求解得到加油机与各无人机的最优会合点.随后,本文提出了三维空间Dubins路径延长算法,保证各无人机按照分配结果与加油机同时到达会合点.最后,分别针对二维和三维多架无人机空中加油任务进行仿真.仿真结果表明本文提出的最优会合航路规划算法得到的Dubins航路,可以保证空中加油会合任务在最短时间内完成.     

无人机航迹控制模块的优化设计与实现

当前在无人机作业过程中,能够根据预设的目的地信息自主控制飞行的模块,在多个最优方案条件下,需要预设复杂约束条件,否则就会存在寻优过程不收敛的问题,导致控制效果不佳。针对这一问题,研究了无人机航迹自主控制模块的改进设计。设计可以采集无人机的位置、速度等飞行信息,并上传至飞行主控器的模块硬件,软件在符合无人机飞行约束与威胁约束的条件下,规划获取后续飞行的最优航迹点。为了保证无人机飞行距离最短、高度最小,将无人机航迹自主控制问题变成优化问题。在面临多个最优方案条件下,构建基于鲸鱼算法的无人机航迹选择模型,以无人机飞行航线代价最小为目的,使用鲸鱼算法求解无人机航迹自主控制方案,完成软件设计。实验结果显示：使用所设计模块后,无人机可自主控制飞行航迹,成功避开静态威胁因素、动态威胁因素安全飞行至目的地。     

UAV path planning using artificial potential field method updated by optimal control theory

The unmanned aerial vehicle (UAV) path planning problem is an important assignment in the UAV mission planning. Based on the artificial potential field (APF) UAV path planning method, it is reconstructed into the constrained optimisation problem by introducing an additional control force. The constrained optimisation problem is translated into the unconstrained optimisation problem with the help of slack variables in this paper. The functional optimisation method is applied to reform this problem into an optimal control problem. The whole transformation process is deduced in detail, based on a discrete UAV dynamic model. Then, the path planning problem is solved with the help of the optimal control method. The path following process based on the six degrees of freedom simulation model of the quadrotor helicopters is introduced to verify the practicability of this method. Finally, the simulation results show that the improved method is more effective in planning path. In the planning space, the length of the calculated path is shorter and smoother than that using traditional APF method. In addition, the improved method can solve the dead point problem effectively.     

帝国竞争算法在无人机三维航线规划中的应用研究

针对实际飞行环境中无人机的三维航线规划问题,提出了一种创新启发式优化算法——牛顿帝国主义竞争算法(NICA,Newtonian imperialist competitive algorithm).该算法能够根据无人机的飞行轨迹,从起始位置到任务目标位置生成平滑的航线路径,约束航线规划,使得目标完成任务的时间最小化.该算法也能为无人机在真实地形上的航线提供最佳轨迹路径.最后通过与ICA、GA和PSO算法进行比较,验证了改进算法的有效性.结果表明:改进帝国算法提高了全局最优解的搜索能力,在收敛速度和精度上优于其他3种算法,适合用来解决无人机的三维航线规划问题.     

救灾无人机的优化A*航迹规划算法

针对抢险救灾中无人机派遣量及空间航迹规划最短路径相制约的问题,提出了一种优化A*的航迹算法。通过设计的蛇形割圆法对圆形巡查区域进行路径规划,通过提取感兴趣区域的方法选择较佳搜索方向,提高搜索效率,采用加权评估法优化自然威胁权重系数,重定义航迹估计函数。将提出的方法在灾情巡查和生命勘测实际问题中进行性能检测。仿真结果表明,该算法能够合理分配无人机数量且能快速规划出较优飞行轨迹,实现巡查覆盖率达88.96%。     

基于循环寻优RRT算法的无人机航迹规划

针对快速扩展随机树（RRT）算法在无人机在线自主航迹规划中的寻优性问题,提出基于循环寻优RRT算法。将航迹长度代价约束作为启发条件引入RRT算法,可以有效地剪除搜索空间的无用节点,获得较优航迹。通过引入已规划可行航迹的航迹长度代价约束作为下一次算法运行的启发条件,采用循环迭代策略有效地剪除搜索空间的无用节点,使得算法每次运行后的航迹长度代价减小,多次运行后最终得到的航迹接近最优航迹,充分利用航迹长度代价的启发性,克服了RRT算法的缺点,同时获得了一系列不同航迹代价的可行备选航迹,在协同任务中可以根据协同到达时间进行快速选择。仿真结果表明该算法能够快速生成安全并且满足无人机动力学约束的较优航迹。     

基于几何法的无人机航迹规划

针对无人机的三维航迹规划问题,提出了一种基于几何法的航迹规划算法.通过对无人机飞行航迹的分析,将无人机航迹看作是由一系列直线、圆弧和螺旋线的有序组成.研究了无人机最大过载系数、最大平飞速度、升限等性能与航迹可行性的关系,得出生成最优航迹的限定条件.讨论了几何法无人机航迹规划的步骤.按照几何原理对无人机航迹进行了规划,将无人战斗机的机动性能在航迹中充分体现出来.计算机仿真结果表明用几何法规划的航迹具有较好的适用性.     

无人机三维航路动态规划及导引控制研究

为研究无人机三维航路动态规划,提出了一种工程实用性强的A*三维航路优化算法,将无人机的机动性能、飞行航程、飞行高度等约束条件有效分割到解空间。为了加快搜索速度,引入启发式权重系数对搜索策略进行改进,利用加权值自适应方法对算法的评价函数进行设计,提高航迹点搜索效率,并设计了导引控制律,基于优化算法获取的航路,能够使无人机很好地跟随规划的最优路径,同时生成的期望控制指令充分考虑了无人机本身的机动性能以及实时性要求,解决了航迹规划与航迹跟踪之间的问题,最后进行了仿真验证,结果表明,该方法是可行和有效的,有着较高的优化效率;易于实现,工程实用性强。