飞行器参考航迹规划方法研究

研究飞行器参考航迹规划优化控制问题,飞行器受到飞行达时间、油耗、威胁和地形环境等因素影响,传统的依靠飞行员的视觉效应,达不到优化的要求,同时飞行航迹实时性差.为了找到最优飞行器参考航迹,在分析当前飞行器航迹规划算法存在问题基础上,提出一种改进遗传算法的航迹规划方案.采用遗传算法对飞行器参考航迹进行全局搜索,快速找到全局最优解区域,并在全局最优区域通过模拟退火算法进行局部搜索,得到最优航迹.仿真结果表明,改进遗传算法能够快速找到最优参考航迹,能很好满足在线实时航迹规划的要求,是一种比较理想的飞行器参考航迹规划算法.     

利用三次样条改进蚁群算法的无人机航路规划

针对无人机在二维平面自动飞行中转弯角度过大、路径规划困难的问题,研究了蚁群算法在复杂环境下航路规划中的应用,利用链接图简洁的特点建立空间模型,对无人机的飞行环境和航迹代价进行了描述,并结合三次样条插值函数与蚁群算法,提出了改进蚁群算法,对无人机飞行路径进行优化,并给出算法软件流程。利用MATLAB进行了仿真实验,得出了最优的航路,算法具有较好的稳定性和鲁棒性,对轨迹中不可飞的尖角进行了平滑处理,使得航路为曲线轨迹,满足无人机工作的性能要求,减少无人机在飞行中的代价损耗,验证了该优化算法在无人机航路规划中的可行性。     

基于改进鲸鱼算法的无人机三维路径规划

无人机三维路径规划是一个比较复杂的全局优化问题,其目标是在考虑威胁和约束的条件下,获得最优或接近最优的飞行路径.针对鲸鱼算法在进行无人机三维航迹规划时,存在容易陷入局部最优、收敛速度较慢、收敛精度不够高等问题,提出了一种基于莱维飞行(Lévy flight)的鲸鱼优化算法(Levy Flight Based on Whale Optimization Algorithm,LWOA),用于解决无人机三维路径规划问题.该算法在迭代过程中加入了Levy飞行对最优解进行随机扰动;引入了信息交流机制,通过当前全局最优解和个体记忆最优解以及邻域最优解来更新个体的位置,能够更好地权衡局部收敛和全局开发.仿真结果表明,所提路径规划算法可以有效避开威胁区,收敛速度更快,收敛精度更高,且更不易陷入局部最优解.当迭代次数为300次、种群个数为50时,LWOA算法求得的成本函数值是PSO算法的91.1％,是GWO算法的92.1％,是WOA算法的95.9％,航迹代价更小.     

基于IC度优化的蚁群多级路径优化策略

栅格中的节点调度路径规划问题一向是信息栅格中的关键需要解决的技术。针对基本蚁群算法在复杂的栅格资源调度中容易出现停滞现象这一缺陷,对基本蚁群算法进行改进,提出了一种基于IC度优化的蚁群多级路径优化策略,该策略根据优化过程中平均信息素分布度,增强全局（或局部）最优解和全局（或局部）次优解的路径上的信息量浓度,从而有效地克服了传统蚁群算法中容易陷入局部最优解的问题。实验证明,基于IC度优化的蚁群多级路径优策略比传统蚁群优化策略具有更好的搜索全局最优解的能力,特别对于路径搜索问题,其收敛性较传统蚁群算法有明显提高。     

窄通道路径规划的改进人工势场蚁群算法

在全局静态环境下，提出了一种适用于窄通道环境路径规划的蚁群算法。解决了传统蚁群算法容易陷入局部最优解、易于造成蚂蚁迷失等不足。一方面，在灰度矩阵上随机撒点并将障碍物内的节点随机移动，使得窄通道内节点密度提高，并以此为启发信息素，提高了无人飞行器穿过窄通道的能力，减少了蚂蚁迷失现象。另一方面，引入了无人飞行器轨迹的尖角优化策略，更好地模拟了无人飞行器的飞行特征。结果表明：新的算法所获取的最优路径具有更好的全局搜索能力，并且造成了较少数量的蚂蚁迷失。     

基于自适应机制改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划

针对基本蚁群算法在二维静态栅格地图下进行移动机器人路径规划时出现的搜索效率低下、收敛速度缓慢、局部最优解等问题,提出一种自适应机制改进蚁群算法,用于移动机器人在二维栅格地图下的路径规划.首先采用伪随机状态转移规则进行路径选择,定义一种动态选择因子以自适应更新选择比例,引入距离参数计算转移概率,提高算法的全局搜索能力以及搜索效率;然后基于最大最小蚂蚁模型和精英蚂蚁模型,提出一种奖励惩罚机制更新信息素增量,提高算法收敛速度;最后定义一种信息素自适应挥发因子,限制信息素浓度的上下限,提高算法全局性的同时提高算法的收敛速度.在不同规格的二维静态栅格地图下进行移动机器人全局路径规划对比实验,实验结果表明自适应机制改进蚁群算法具有较快的收敛速度,搜索效率明显提高且具有较好的全局搜索能力,验证了所提算法的实用性和优越性.     

基于改进蚁群算法的无人飞行器航迹规划

无人飞行器航迹规划是现代战争中实施远程精确打击,提高飞行器实际作战效能的关键技术。蚁群算法作为一种启发式仿生优化算法,能够有效应用于航迹规划中。针对基本蚁群算法在应用中容易过早陷入局部最优解这一缺点,提出自适应动态双种群蚁群算法的改进策略,通过信息素的震荡变化和挥发系数的自适应调整,扩大搜索空间,提高算法搜索的全局性。并将改进后的算法应用于无人飞行器航迹规划,通过实验仿真,证明了此改进算法在航迹规划应用中的可行性和有效性。     

蚁群算法在移动机器人路径规划中的仿真研究

研究移动机器人路径规划问题.移动机器人路径规划是一个多目标优化问题,由于避障定位要求,传统机器人路径规划优化方法存在算法复杂、搜索空间大和效率低等难题,难以获得最优解.为了提高机器路径规划的效率和定位准确性,提出了一种蚁群算法的移动机器人路径规划方法.蚁群算法的路径规划方法首先采用栅格法对机器人工作环境进行建模,然后将机器人出发点作为蚁巢位置,路径规划最终目标点作为蚁群食物源,通过蚂蚁间相互协作找到-条避开障碍物的最优机器人移动路径.仿真实验结果证明,蚁群算法的路径规划方法提高了机器人路径规划的效率,能在最短时间找到机器人路径规划最优解,且能安全避开障碍物,为优化设计提供了依据.     

基于Voronoi图和动态自适应蚁群算法的UAV航迹规划

以UAV航迹规划为应用背景,提出了一种基于Voronoi图和动态自适应蚁群算法的航迹规划方法;为了提高航迹规划问题最优解的质量及全局求解能力,克服传统蚁群算法收敛速度慢、容易陷入局部最优等缺点,提出了一种动态自适应蚁群算法;采用动态自适应航迹点选择策略并将信息素更新规则和挥发系数进行动态自适应调整变化来对蚁群算法进行了改进,提高了算法的求解效率;根据战场已知威胁源生成Voronoi加权图,并与所提的动态自适应蚁群算法相结合求解规划空间中的最优航迹;考虑到UAV的物理约束限制,对生成的可行航迹进行平滑优化;仿真结果表明,该方法能够为UAV规划出一条满足要求的可飞航迹,验证了所提方法在解决航迹规划问题时是可行、有效的;     

基于改进蚁群与动态窗口法的AGV动态路径规划

针对全局静态路径规划算法无法有效躲避动态障碍物、局部动态路径规划算法缺少全局环境信息指导规划路径质量差或无法成功到达目标点等问题,提出了一种结合改进蚁群算法和动态窗口法的全局动态路径规划算法,实现在动态环境中的全局最优路径实时规划.对传统蚁群算法提出了初始信息素不均匀、双向分布、引入放大系数A增大相邻栅格启发信息差异、...     

A novel trajectory planning strategy for aircraft emergency landing using Gauss pseudospectral method

To improve the survivability during an emergency situation, an algorithm for aircraft forced landing trajectory planning is proposed. The method integrates damaged aircraft modelling and trajectory planning into an optimal control framework, in order to deal with the complex aircraft flight dynamics, a solving strategy based on Gauss pseudospetral method （GPM） is presented. A 3-DOF nonlinear mass-point model taking into account the wind is developed to approximate the aircraft flight dynamics after loss of thrust. The solution minimizes the forced landing duration, with respect to the constraints that translate the changed dynamics, flight envelope limitation and operational safety requirements. The GPM is used to convert the trajectory planning problem to a nonlinear programming problem （NLP）, which is solved by sequential quadratic programming algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm can generate the minimum-time forced landing trajectory in event of engine-out with high efficiency and precision.     

轨迹大数据异常检测:研究进展及系统框架

定位技术与普适计算的蓬勃发展催生了轨迹大数据,轨迹大数据表现为定位设备所产生的大规模高速数据流。及时、有效地对以数据流形式出现的轨迹大数据进行分析处理,可以发现隐含在轨迹数据中的异常现象,从而服务于城市规划、交通管理、安全管控等应用。受限于轨迹大数据固有的不确定性、无限性、时变进化性、稀疏性和偏态分布性等特征,传统的异常检测技术不能直接应用于轨迹大数据的异常检测。由于静态轨迹数据集的异常检测方法通常假定数据分布先验已知,忽视了轨迹数据的时间特征,也不能评测轨迹大数据中动态演化的异常行为。面对轨迹大数据低劣的数据质量和快速的数据更新,需要利用有限的系统资源处理因时变带来的概念漂移,实时检测多样化的轨迹异常,分析轨迹异常间的因果联系,继而识别更大时空区域内进化的、关联的轨迹异常,这是轨迹大数据异常检测的核心研究内容。此外,融合与位置服务应用相关的多源异质数据,剖析异常轨迹的起因以及其隐含的异常事件,也是轨迹大数据异常检测当下亟待研究的问题。为解决上述问题,对轨迹异常检测技术的研究成果进行了分类总结。针对现有轨迹异常检测方法的局限性,提出了轨迹大数据异常检测的系统架构。最后,在面向轨迹流的在线异常检测、轨迹异常的演化分析、轨迹异常检测系统的基准评测、异常检测结果语义分析的数据融合、以及轨迹异常检测的可视化技术等方面探讨了今后的研究工作。     

一类无冲突轨迹规划方案

在新一代空中交通管理自动化系统实施方案中,航迹规划模块在基于航迹的航空器运行过程中扮演着重要角色.为了在大流量、高密度和小间隔条件下获取多航空器无冲突轨迹,针对不同的航路空间分布结构,基于航路冲突点保护区竞争机制,构建了空域多航空器极大代数耦合模型和多航空器冲突预调配模型,根据管制间隔约束建立了模型输入、状态和输出之间的约束关系.采用调整航空器过冲突点时刻和初始放行时刻两种策略,提出了一种多航空器轨迹规划优化模型.算例分析表明,所提出的多航空器轨迹规划模型可行有效.     

基于最小二乘策略迭代的无人机航迹规划方法

针对传统强化学习方法因对状态空间进行离散化而无法保证无人机在复杂应用场景中航迹精度的问题,使用最小二乘策略迭代（Least-Squares Policy Iteration,LSPI）算法开展连续状态航迹规划问题研究。该算法采用带参线性函数逼近器近似表示动作值函数,无需进行空间离散化,提高了航迹精度,并基于样本数据离线计算策略,直接对策略进行评价和改进。与Q学习算法的对比仿真实验结果表明LSPI算法规划出的三维航迹更为平滑,有利于飞机实际飞行。     

民机运行大数据分析平台整体架构研究

针对日益增长的民用航空巨量数据,借助大数据存储和分析技术,构建民用航空运行大数据分析平台,可更有效支撑快速响应、航材管理、健康管理等各项民机运行业务。结合目前国内外民用航空领域大数据技术的应用现状,梳理民机运行的业务模式及数据类别,设计并构建民用航空大数据分析平台的整体架构。根据目前民用航空运行业务需求,对民用航空大数据平台的硬件平台的管理节点、数据节点的计算能力等功能性能进行设计,并对民用航空大数据平台的轻量级计算、离线数据计算、实时在线数据处理分析等计算需求进行研究,针对不同的计算方式,提供具体解决途径。最后对民机运行大数据分析平台的业务应用集成及接口技术进行研究。分析表明研究成果有助于提高我国民机运行效率,为民用飞机运行大数据平台提供支撑。     

基于大数据聚类的智能探测机器人运动控制系统设计

为了减小智能探测机器人运动轨迹误差,实现精准控制,提高智能探测机器人运动控制效率,设计基于大数据聚类的智能探测机器人运动控制系统;采用TMS320LF2407A主控芯片,集成650 V功率管,在电感电流断续模式下工作,提供系统驱动能量,设置光电耦合器,处理控制信号发射,调整控制电路内部电流关系;选用6ES7214-1AG40-0XB0控制器以及信号和通信模块扩展,控制机器人运动轨迹,结合内部驱动装置,整合运动数据信息进行存储,实现运动控制系统硬件结构设计;通过调节程序开始数据,结合内部脉冲数据,构建软件平台管理模块,获取机器人运动轨迹数据;采用大数据聚类技术,建立控制系统大数据分布结构模型,模拟非线性时变LFM控制信号,提取特征并聚类运动轨迹数据,获取精准运动轨迹数据,减少运动轨迹偏差程度,完成运动控制系统软件设计;实验结果表明,基于大数据聚类的运动控制系统的运动轨迹误差较小,能够有效实现精准控制,提高运动控制效率.     

三维分层航迹规划算法研究与仿真

针对传统A*算法在飞行器航迹规划过程中产生节点较多,搜索时间较长等缺点,提出了一种改进的A*算法.该算法采用分层思想,将局部规划与全局规划相结合,并对代价函数进行了改进,在保证航迹优化的基础上,提高了搜索效率.仿真结果表明,运用该算法能够规划出符合工程应用的飞行器航迹.     

与抽样相结合的县级作物遥感面积估算应用实例

为了探索遥感卫星影像和无人机调查在实际遥感面积估算中的调查效果和适用性,以广东省阳春市晚稻为例,采用卫星影像与无人机调查结果相结合,使用两种面积估算方法进行2013年晚稻种植面积估算。实验结果表明,比估计和回归估计方法的估算结果分别为22 501.1hm2和22 781.1hm2,二者的CV分别为8.84%和1.03%。研究结果表明:1无人机调查可获得高质量的面积测量信息;2优化后的样本能够支持面积估算过程,但其理论意义需要更进一步地讨论与证明;3卫星数据与无人机调查数据相结合的方法可以提供满足统计精度要求的面积测量结果,具有良好的应用前景。     

基于OpenGL的翼身调姿对接仿真系统开发

针对一种由三轴定位器构成的飞机翼身调姿对接系统,阐述其调姿对接流程,通过机身、机翼轨迹规划及其相应的定位器运动学逆解,实现其调姿算法. 采用面向对象技术,在Visual Studio 2010环境下利用OpenGL（Open Graphic Library）图形库函数开发翼身调姿对接仿真软件,结合定位器运动学方程和翼身轨迹规划实现整个模型在软件界面中的动态仿真,仿真结果能够直观反映机身或机翼位姿及其动态过程,验证了翼身调姿对接算法的正确性.     

基于偏好的个性化路网匹配算法

定位技术的普遍应用,使得随时随地获取个人位置成为可能,进一步推动了基于位置的服务等新型应用的发展,产生了海量轨迹数据.精确的路网匹配对提高这些新型应用的服务质量具有重要的研究意义,然而受众多因素的影响,大部分轨迹的采样率较低,比如由签到类应用或低功耗设备生成的低采样轨迹,给路网匹配带来了巨大的挑战.研究基于偏好的个性化路网匹配（driving preference based personalized map-matching,简称DPMM）,提出了在动态道路交通网络中的用户驾驶偏好模型.基于该模型,提出了两阶段路网匹配算法：局部匹配搜索用户最可能采用的几条局部Skyline路径;设计了全局匹配的动态规划算法,该算法返回在用户驾驶偏好下最可能的多条全局路径作为最终匹配结果.实验结果充分表明,该方法是有效的和高效的,具有一定的使用价值.