无人机路径规划优化方法

无人机路径规划算法与仿真

收稿日期:2005-08-23 修回日期:2006-01-20*基金项目:国防基础973基金资助项目 　作者简介:马云红(1972-　),女,山西临猗人,博士生,主 要从事飞行器优化算法,任务规划和智能控制的研究。 文章编号:1002-0640(2007)06-0033-04 无人机路径规划算法与仿真* 马云红,周德云 (西北工业大学电子信息学院,陕西　西安　710072) 摘　要:根据敌方防御雷达、防空火力等威胁以及禁飞区的分布情况,构造基于战场威胁中心的V or ono i 图,得到可以规避各种威胁的航迹线段,结合战场威胁信息,计算航迹段的代价,形成有向图,计算出无人机初始最优航路,利用无人机初始状态和性能约束进行航路的进一步修正,满足了无人机的飞行特点。并运用M AT L AB 编制图形化界面,实现仿真结果的图形显示。 关键词:无人机,路径规划,Vo ro noi 图,修正中图分类号:V 249.1 文献标识码:A Study of Path Planning Algorithm and Simulation for UAV M A Yun -hong ,ZHOU De -y un (College of Electr onic I n f ormation ,N orthw est P oly technic U niver sity ,X i ’an 710072,China ) Abstract :A Vo ronoi diag ram is constr ucted based solely on the locations of the threats and no -fly zones.The Vo ronoi g raph yields the optimal paths to travel betw een a set o f threat central points to avo id the threats and no-fly zones.T he vector graphics is consisted of line w hose cost is calculated according to the special inform ation of thr eats including rang e ,location ,killing probability and so o n .Dijkstra ’s algo rithm is used to get the initial optimal paths ,and mor e ,the paths are transform ed into fly able paths according to UA V ’s initial state and capability lim it.T he simulatio n is com pleted under M AT LAB platform and the sim ulation result is presented. Key words :UA V ,path -planning ,Vor ono i diagr ams ,mo dification , 引　言 随着现代科学技术的突飞猛进和人们对未来战争认识观念的变化,世界各国愈来愈重视无人机的发展与研究,成为最近几年空中作战飞机的发展热点。相对于有人驾驶飞机而言,无人机具有许多优点,包括突出的机动性和灵活性,较低的生产成本,较大的负载能力,不考虑人员伤亡风险以及可进行高层协同等。从最近几年的发展情况来看,无人机的用途已从空中靶机、战场侦察逐步发展为干扰通信,压制敌方防空火力,进行导弹防御,攻击固定或移动目标,实施电子干扰、充当目标诱饵和进行对地攻击 等,在近二十年的几场局部战争中,无人机的成功使用和突出的作战效果进一步证实了无人机在现代战争中的作用与地位,从而大大促进了无人机技术的进一步发展。随着无人机在军事应用中的作用逐步 增大,无人机的相关技术也吸引了不少学者进行深入的研究,取得了一定的研究成果。作为提高无人机作战效率和作战自主性的关键技术,无人机路径规划问题成为许多学者的研究方向[3,4]。本文立足于解决给定战场威胁分布情况下的无人机飞行路径规划,通过构造威胁场分布的Vo ronoi 图得到待选路径段,然后采用Dijstra 算法进行最优路径的求解,并在MAT LAB 环境下进行了相应的仿真,给出了仿真结果。 1　战场环境的V oronoi 图构建 1.1　Voronoi 图的定义 Vo ronoi 图的含义为[1]:平面上一个点集P 的 Vol.32,No.6 J une,2007 　 　 火力与指挥控制 Fire Control and C om man d Con trol 　 　 第32卷　第6期2007年6月

无人机飞行路线控制系统设计

无人机飞行路线控制系统设计 由于无人机是通过无线遥控的方式完成自动飞行和执行各种任务,具有安全零伤亡、低能耗、重复利用率高、控制方便等优点,因此得到了各个国家、各行各业的高度重视和广泛应用。尤其以美国为代表,无论是在军事、民用、环境保护还是科学研究中,都将无人机的使用发挥到淋漓尽致,其拥有全球最先进的“捕食者”和“全球鹰”战斗无人机、监测鸟类的“大乌鸦”无人机、民用用途的“伊哈纳”无人机等等。我国在无人机研制方面也取得了一定的成就,拥有技术卓越的“翔龙”和“暗箭”高空高速无人侦查机、多用途的“黔中”无人机、探测海洋的“天骄”无人机、中继通讯的“蜜蜂”无人机等等。在未来,随着现代化工业技术、信息技术、自动化技术、航天技术等高新技术的迅速发展,无人机技术将日趋成熟,性能日益完善,为此将拥有更为广阔的应用前景。为确保无人机能够有效地完成各种飞行任务,研发者开发了各种技术方式的飞行控制系统,完成对无人机的起飞、飞行控制、着陆以及相应目标任务等操作的控制。飞行路线控制是飞行控制系统中最基础也是最核心的功能控制部分,其它所有的飞行任务控制都是飞行路线控制的基础之上实现。目前对于无人机飞行路线的控制已有各种各样方式的系统,但大多数系统都存在一定缺陷,如有些系统操作过于繁杂,不够智能化;有些系统只能在视距范围遥 控无人机,严重限制了无人机的使用;有些系统过于专用化,不能适用于大多数类型的无人机;有些比较完善的系统,造价又过于昂贵,等等一系列问题。针对以上存在的这些问题,本课题提出了一种成本低、

遥控距离远、智能化、高效化、适用性广的无人机飞行路线控制系统设计方案。该系统方案包括两大部分,一部分是操作人员所处的地面监控系统,一部分是无人机端的受控系统,实现的机制主要是无人机不断地将自身的定位信息实时地传送给地面控制系统,地面控制系统将无人机位置信息通过电子地图可视化显示给操作人员,操作人员结合本次飞行任务,采用灵活的鼠标绘制方式在地图上绘制预定的飞行路线,地面控制系统对绘制路线进行自动处理生成可用的路线控制信息帧并发送给无人机受控系统,无人机受控系统接收到位置控制信息帧,不断结合实时的方位信息得到飞行控制信息,从而遥控无人机按照预定路线飞行。此外,为方便用户以后对历史数据的查看,以分析总结得到一些有价值的信息,地面监控系统还包含了对预定路线和无人机历史飞行路线的存储、查询和在地图中回放功能。基于GIS技术的地面监控系统的具体实现是在Windows操作系统上,采用Visual Basic作为系统开发环境并结合MSComm串口通信技术、Mapx二次开发组件技术、Winsock网络接口技术以及Access数据库技术完成软件设计,实现与无人机受控系统的无线通信、GIS系统操作和监控、历史数据存储和重现等,其中实验区域的电子地图采用Mapinfo Professional开发软件绘制完成,并创新性地设计并绘制了画面简洁的带高层信息的二点三维矢量地图,而对于绘制路线的优化和提取处理采用了垂距比值法和最小R值法。无人机端使用BDS-2/GPS双卫星系统对无人机实时位置进行高精度的定位,采用双串口单片机进行运算控制处理,实时的飞行控制信息采用了几何空间算法得到,另外采

使用Dubins路径和回旋曲线进行多个无人机的路径规划

使用Dubins路径和回旋曲线进行多个无人机的路径规划 摘要： 本文讲述了对一群无人机进行路径规划的方法。进行这样研究要解决如何使一批无人机同时到达目标的问题。制定可以路径（适航、安全的路径）称为路径规划，它分为三个阶段。第一阶段使规划适航路径，第二阶段通过添加额外的约束规划安全的路径，使无人机不与其他无人机或者已知的障碍碰撞，第三阶段对路径进行规划是无人机同时到达目标。在第一阶段，每个无人机都使用Dubins路径和回旋曲线进行路径规划，这些路径是通过微分几何原理完成的。第二阶段为这些路径添加安全约束：（一）无人机间保持最小间距，（二）规划相同长度的非交叉路径，（三）飞过中间的航线点/形状，使这些路径更安全。第三阶段，所有路径长度相等使无人机可以同时到达目标。一些模拟仿真结果证实了这一技术。 1、介绍 在许多应用程序中自动控制取代了人类操作，像军事系统中存在危害人类因素的地方、处理有害物质、灾难管理、监视侦察等单调的操作。需要开发自动控制系统来更换这些系统中的人类操作员，这样的自动控制系统在水陆空各种环境中都有。在无人机的研究中，水陆空等因素是作为一个集体进行研究的。无人机在军事和民用领域都有广阔的应用前景，因此有许多关于无人机的学术或商业性质的研究。廉价电子产品的飞速发展使得无人机更加实用。大自然中成群的鸟和鱼给了人们灵感，联合控制是自动控制中的一个活跃的研究方向。雇佣一批无人机可以产生成本效益和容错系统。 从一个地方飞到另一个地方并作为一个移动传感平台进行监视或跟踪是无人机的一个功能，实现这个功能需要为无人机提供一个合适的安全路径。路径规划是任务规划的一个分支，图1是任务规划的典型功能体系结构。图1有三个分支，分支的数量和功能会根据应用程序和任务目标的不同而改变。第一层分支的任务是跟踪目标，基于这些目标，这层为无人机分配任务和资源并且充当决策者。第二层为无人机规划路径和轨迹，这一层用路径规划和相关的算法（如避免碰撞）规划可行的轨迹/路径。第三层进行指导和控制，保证无人机在第二层规划的轨迹上飞行。本文着重于第二层的研究，在第二层，路径规划产生的轨迹使一群无人机同时到达指定位置。 在自动控制系统领域，路径规划仍然是一个公开的问题。路径规划是在两个或多个点之间规划出一条或多条路径，通常这些点是在存储地图上指定的。路径

无人机雁行仿生群飞路径规划

·88· 兵工自动化 Ordnance Industry Automation 2019-04 38(4) doi: 10.7690/bgzdh.2019.04.021 无人机雁行仿生群飞路径规划 周良，王茂森，戴劲松 (南京理工大学机械工程学院，南京 210094) 摘要：为解决单架无人机因互相之间没有通信机制而无法独立进行路径规划的问题，提出一种仿生雁群路径航路选择的无人机群飞路径规划。介绍算法原理，将无人机初始化为粒子后，在无人机群中确定主机、僚机。依据遗传算法基础原理，将仿生学引入到无人机群协同编队飞行航点规划当中，使用遗传算法对组群飞行的主机航路进行路径规划，产生需要的解或最优解；通过模仿雁群跟随的策略，设计僚机跟随主机的算法，从而实现组群飞行，并进行了实验验证。实验结果表明，该研究对无人机群飞行控制有一定的参考价值。 关键词：无人机群；雁行；仿生；路径规划 中图分类号：TP302 文献标志码：A Bionic Route Planning of UAV Based on Stimulating Wild Goose Flyiing Zhou Liang, Wang Maosen, Dai Jinsong (School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China) Abstract: In order to solve the problem that single UAV cannot plan route independently since there is no communication mechanism between each other, an UAV route planning of bionic goose group path selection is proposed. Introduce the algorithm principle. After the UAV is initialized into particles, the host and the wing aircraft are identified in the UAV group. According to the basic principle of genetic algorithm, bionics is introduced into the planning of UAV group cooperative flying point plane. The genetic algorithm is used to plan the path of the host flight path of group flying, and the solution or optimal solution is generated. By simulating the strategy followed by the geese group, the algorithm of the downtime following the host was designed to realize the group flight. The flight test was carried out. The experimental results show that the research has certain reference value for UAV group flight control. Keywords: UAV group; goose group flying; bionics; path planning 0 引言 近年来，无人机日益成为人工智能领域中最活跃、研发进度最快、应用最广泛的研究课题，尤其是在军事方面的运用[1]。单架无人机由于缺乏冗余设计，一旦发生故障、路况突变，只能放弃任务并返航[2]。无人机群协同编队飞行不仅能统筹协调规划任务，而且通过多机系统通信可以掌握更全面的路况信息，显著地提高了无人机的飞行性能指标[3]。目前，国内外无人机编队飞行控制方法主要有：1)长僚机控制法；2) 人工势场法；3) 图论法等[4]。这些方法主要局限于单架无人机的航点规划，对多架次无人机的组群飞行路径规划问题的研究文献还比较少[5]。 笔者模拟分析雁群跟随头雁的列队方式以及个雁用眼睛近距离观测并躲避障碍物的方法，基于无人机群主僚机协同编队飞行与生物系统雁群编队飞行的相似性，将仿生学引入到无人机群协同编队飞行航点规划当中。在遗传算法基础上改进，对长机进行航点规划，僚机跟随长机，并辅以防碰撞算法，使无人机群能够模仿雁群进行自主规划路径。 1 经纬度与东北天坐标系换算 笔者以四旋翼无人机为基础，携带GPS导航系统，通过GPS模块获取位置信息，即经纬度坐标。无人机接收到的航点信息需要转换成便于任务分配的东北天坐标系下的航点坐标[6]。 基于经度和纬度概念，可以导出东北天坐标系和经纬度坐标系下的坐标转化关系。假设当前的经纬度坐标为(lon1,lat1)，目标航点的经纬度坐标为(lon2,lat2)，它们之间的经度差值的计算公式可表示为dlon=lon1-lon2，在东北天坐标系下经度差dLon 计算如下式： dlon dLon400757km 360 . =? ? 。 (1)其中40 075.7 km是赤道周长。由于地球不同纬度 1 收稿日期：2018-11-25；修回日期：2019-01-06 作者简介：周良(1993—)，男，江苏人，硕士，从事人工智能研究。

基于无人机的线路巡查系统设计

基于无人机的线路巡查系统设计 发表时间：2018-12-05T21:47:00.547Z 来源：《电力设备》2018年第22期作者：段李飞蒋钰何强宋治王治军宋强 [导读] 摘要：人类为了应对越来越紧迫的能源危机和环境危机，正在大力发展光伏发电等清洁能源。 （国网长治供电公司山西长治 046000） 摘要：人类为了应对越来越紧迫的能源危机和环境危机，正在大力发展光伏发电等清洁能源。2017年，我国光伏发电新增装机高达53.06GW，其中，分布式光伏新增装机达到20GW，占全部新增装机的接近40%，分布式光伏电站的运维也面临日益严峻的挑战。 关键词：无人机；新能源；分布式光伏；红外成像检测 1前言 四旋翼无人机成本低，轻便灵活，可搭载丰富的设备，因此许多大型光伏电站正逐步将其应用到光伏巡检中。在实际应用中发现，仅考虑到达目标点的轨迹规划方案因为没有考虑到四旋翼无人机的运动学特性，会造成区域漏检，影响最终检测结果的可靠性。此外，由于旋翼无人机续航能力的限制，巡检过程中的飞行路径规划也会直接影响到任务的执行效率。 2光伏产业简介及问题描述 2．1光伏巡检环境 在大型光伏电站中，由于北半球的日照来自偏南侧，光伏组件通常以光伏组串的形式放置，组串大体上是东西走向，南北相邻的光伏组串之间有一定的间隔，保证每个组件尽可能接受到辐照能量。由于光伏组串间外观都十分相近，光伏场区内的地理环境也大都较为重复，难以找出典型且通用的特征以支持对不同的地理区域进行区分。巡检的目标是以尽可能高的效率对整片光伏场区进行覆盖式的图像采集、分析并定位故障，在线路径规划在此场景下并不适用，因此对本例来说，需通过提前获得相对精确的光伏组件安装信息（如建站施工时的CAD图纸、高精度的GPS信息等等）采取离线路径规划的方式。针对该次飞行任务，设定无人机巡检高度为100m。在一次巡检中，令无人机沿着光伏组串的排列方向进行匀速飞行，无人机机身搭载的三轴云台相机视角朝向正下方并定点连续拍照，这种设计减轻了后期处理中的故障组件定位难度。当无人机完成对一列光伏组串的巡检并要进行下一列的巡检时，需要进行转弯机动，在旧方案里采用的是先减速定点再进行转弯的直线飞行模式，但是在实践中发现，某些情况下云台角度会与预期产生偏差，导致拍摄的图像不准确，影响后期的检测处理。 2．2飞行约束条件 无人机机身上搭载的相机自带一体式的三轴增稳云台，可以支持在大动作飞行的情况下依然保持视频拍摄平稳。在无人机的巡检过程中，云台相机的俯仰角被设定在－90°，亦即视角竖直向下。由于三轴云台具有自稳特性，机身在一定范围内的倾斜会让电机作出相应调整，而不会改变相机的对地位姿，保持视频画面平稳。当机身的俯仰角大于0°时，云台为保持画面平稳，会将俯仰角朝向∠C方向调整，即［－120°，－90°］范围内；若机身的俯仰角大于30°，则将超出云台相机的机械调节范围，在角度过大期间，将无法拍摄到预期图像；当机身俯仰角由大于30°减小到30°以下时，云台相机的俯仰角也不会回正，而是会由于传感器的偏差等原因，落在∠B范围内，即俯仰角处于［－90°，0°］的区间内，且误差会随着多次的俯仰角超出调整范围而产生叠加效应。此时只能通过手动调整云台角度，该过程涉及到人工操作，且动作滞后。这就导致了机身每发生一次大幅度的角度变化都会导致错误的发生。 3无人机在分布式光伏电站的应用分析 （1）分布式光伏电站采用人工巡检需要花费大量的时间和精力，费时费力，效率低下，难度大，成本高，风险突出。随着经济的发展和科技的进步，无人机技术快速发展，应用越来越广泛。无人机在航拍、农林植保、地质勘探、电力巡检等行业都有大量应用。 （2）在电力行业，无人机主要应用于架空输电线路巡检，为此国家电网发布了《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》、中电联发布了《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》。随着发展，行业内已经认识到无人机的优势，并编制了《光伏电站用无人机系统检测技术规范》，对无人机巡检系统及光电吊舱进行规范指引。 （3）光伏电站是无人机在电力系统应用的典型案例，无人机可以利用自身优势，快速对分布式光伏电站屋顶进行巡检，有效解决人员攀爬屋顶等困难，大大提高巡检效率，同时也规避了因人员攀爬工业钢构架屋顶产生的人员坠落及雷击等安全风险。 （4）由于分布式光伏，集电线路沿墙壁外延引出，巡查难度相对较大，房屋用户基本为工业企业，生产活动难免会对线路及组件产生影响。搭载高清摄像头的无人机对集电线路、光伏组件、屋顶状况等方面开展巡检，可以有效发现存在问题，能够及时解决隐患，即降低项目损失。 （5）除了实现日常巡检外，无人机搭配具有红外成像的光电吊舱还能实现光伏组件红外巡检，有效发现组串中损坏的发热组件。组件损坏或局部遮挡后将会产生热斑效应，由发电单元变为损耗单元，不但损坏组件寿命，并且影响整体组串的发电量。定期开展红外检测工作，将大大提高因组件损坏造成组串出力不高而损失的电量，尤其是分布式光伏位于工业园区，人为或其他原因造成的组件损坏率高，且遮挡问题较为严重。 （6）利用无人机巡检光伏电站，不仅降低了组件损坏的发现难度，在节省人工提升效率方面更具有先天的技术优势，将成为分布式光伏电站运维难点解决的关键助手。目前行业内已经开始逐步推广应用，无人机具备设置巡航路线，自动拍摄的功能，极大的方便了巡视数据的获取和后期数据分析。同时无人机的GPS导航功能也可以快速的定位巡视中存在缺陷的组件，便于维护人员及时赶赴现场处理。 4无人机的线路巡查系统设计 利用智能化的无人机巡检系统，可以自动开展巡检工作，巡检系统一般包括无人机系统、数据采集系统、地面智能控制系统和数据分析处理系统等4部分。 4.1无人机系统 无人机系统一般配置较长时间续航能力，同时具备一定的防护能力，多为工业级多旋翼无人机，并配置最新的飞行控制器，采用多传感器融合算法，以便控制能够精准可靠；能实时查看相机画面，传输距离远达5km；内部控制能够实时监控剩余电池电量，系统会自动分析计算出返航和降落所需的电量和时间，避免因电量不足引发的危险。同时可实现20min快速充电功能，能在短时间内将电池充满。 4.2数据采集系统数据 采集系统一般包含成像系统，能够识别组件遮挡物、灰尘遮盖状况，同时拥有红外成像系统，可采集热斑情况。图像数据一般实时传

无人机系统建设方案设计(初稿子)--李仁伟--2018.09.21

实用标准文案 监管场所无人机系统 建设方案 北京创羿兴晟科技发展有限公司 2018.9

目录 目录 目录 (1) 一、概述 (2) 1.1、背景 (2) 1.2、应用 (2) 1.3、方案依据标准规范 (3) 二、系统介绍 (5) 2.1、系统功能 (5) 2.2、功能及产品介绍 (5) 2.2.1、六旋翼无人机主机 (5) 2.2.2、航拍摄像 (12) 2.2.3、空中抛投 (25) 2.2.4、通信中继..................................... 错误！未定义书签。 2.3、无人机综合管控指挥平台 (29) 2.3.1、平台内容 (30) 2.3.2、软件架构 (31) 2.3.3、通信架构 (31) 2.3.4、客户端界面 (32)

一、概述 1.1、背景 无人机产业发展至今，已经成长为了一个完整的体系，在这个体系之下，无人机从功能上细分到了各个领域，除了航拍、植保等功用之外，无人机也在勘察、安检等领域拥有不错的发挥，其中安全巡逻无人机已经成为无人机市场中的一匹迅速崛起的黑马，并且还在不断地快速成长。运用高科技手段对监狱工作提供技术支持已刻不容缓。作为高度戒备监狱，监狱押犯规模大、在押罪犯刑期长、犯群结构复杂，为积极整合资源、推动高新技术应用、完善综合保障机制、增强突发事件应对能力。 无人机可完成包括巡航、实时监控、取证拍摄等一体化飞行及监控任务，并能将高清视频或高像素照片实时传输到执法终端。今后，它不仅会用于监管设施及周边区域的隐患排查，维护监管安全，为监狱指挥中心作出实时部署提供第一手资料；它还对开展隐蔽督察、视频督察、掌握狱情灾情和处置突发事件发挥重要作用。

警用无人机路径规划技术研究

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d214372065.html, 警用无人机路径规划技术研究 作者：刘硕陈毅雨 来源：《工业设计》2016年第09期 摘要：针对无人机在武警部队的使用情况，为解决无人机路径规划问题，搭建无人机路 径规划的求解框架，分析了无人机性能约束及战场威胁约束，探讨了无人机路径几何建模方法；并介绍了在无人机路径规划中用到的几种路径规划算法（其中包括传统经典算法和现代智能算法）。最后，阐述了无人机路径规划面临的重要问题及发展方向。 关键词：无人机；武警部队；路径规划；规划算法 1引言 作为维护国家安全的一支重要武装力量，为了更好的完成使命任务，武警部队不断加快其信息化发展的步伐。无人机为超低空或近距离侦察、监视和打击提供了平台，是超低地面环境中的有力侦查手段，因而在武警部队执行任务中扮演越来越重要的角色。但是先前的无人机都是根据地面任务要求，按照预先计算设定好的轨迹飞行。无人机实时路径规划是无人机集群配合、集群战术再规划、集群战术目标再制定等自主飞行的技术基础，是提高无人机的生存概率的一种最有效的方法。 2无人机路径规划 路径规划是根据任务目标规划满足约束条件的飞行轨迹，是自主系统中不可分割的一个整体部分，它负责从一个地方运动到另一个地方的路径问题。路径规划的目的是根据预设数字地图，通过GPS/INS组合导航系统，在适当时间内计算出最优或最短的飞行轨迹。考虑到数字 地图误差及随机环境的影响（如障碍物等），要求无人机在飞行过程中具有动态修正轨迹的能力，能回避犯罪分子威胁到的环境，安全地完成预定任务。无人机航迹规划主要包括环境信息（如障碍物、犯罪分子打击威胁区、地形因素）、无人机系统约束、路径规划器、无人机自动驾驶仪等。其中无人机系统有两个回路，内回路是自动驾驶仪回路；外回路是制导系统回路。制导系统提供侧向加速度指令以保持无人机跟踪路径，而自动驾驶仪控制无人机的升降舵、副翼和方向舵实现所需要的侧向加速度。 路径规划的目标和方法按照无人机应用于武警部队领域的不同而不同，这些应用包括：监视、搜索与跟踪、营救任务和灾难监控等。主要方法可用图1所示的简化框图表示。 3无人机系统性能约束及战场威胁约束 3.1无人机系统性能约束

无人机集群系统侦察监视任务规划方法

无人机集群系统侦察监视任务规划方法 如何将无人机集群系统部署于大范围环境中进行侦察监视,是未来无人机军事应用的重要问题之一。一方面,环境中往往分布着大量动态变化的子目标/子任务,亟需自动规划算法,实现无人机集群系统在不确定条件下进行连续侦察监视 的快速规划;另一方面,无人机在复杂的环境中进行搜索时,往往需要人辅助提供一些关于环境的知识,所以需要设计良好的人与无人机进行交互的方式,实现在 人辅助下进行搜索。 基于此,论文的主要工作和创新点如下:(1)针对具有子模性规划目标的多智能体部分可观马尔科夫决策过程(MultiAgent Partially Observable Markov Decision Process,MPOMDP),首次提出了一种近似最优的多智能体在线规划算法。这种算法通过顺次分配技术(Sequential Allocation Technique)来依次计算每个智能体的策略,贪婪地最大化单个智能体对团队任务目标的边际贡献(Marginal Contribution),从而避免了直接考虑团队的联合策略(其导致的计算代价与智能体个数呈指数关系),使得计算复杂度随智能体个数呈多项式关系。 论文通过理论证明该算法具有很好的近似最优性能。创新性工作为:使用顺次分配技术来计算智能体的策略,相比于其他的搜索团队联合策略空间的方法, 这种方法具有很好的可扩展性,并能够满足问题的实时性要求。 (2)针对传递函数解耦的部分可观马尔科夫决策过程 (Transition-Decoupled POMDP,TD-POMDP),首次提出了具有良好可扩展性的在 线规划算法——传递函数解耦的部分可观蒙特卡洛规划(Transition-Decoupled Partially Observable Monte-Carlo Planning,TD-POMCP),即一种基于蒙特卡洛树搜索(Monte Carlo Tree Search,MCTS)和max-sum的分散式在线算法。TD-POMCP

美国陆军无人机系统2010-2035路线图

前言 2001年10月，54架“猎人”和“影子”攻击型无人机投入作战运用。由此，美国陆军的整场军事行动拉开帷幕。今天，美国陆军装备的无人机已经超过了4000架，它们型号各异，功能不同，而且还在进一步列装之中。近9年连绵不断的战火中，在支援部队作战的行动中，无人机系统作战运用的方式不断适应形势，发生着显著变化。这种适应，不仅表现在当前无人机部队作战平台的剧增，而且也表现在无人机系统能力的不断扩展。值此联合能力集成开发系统（JCIDS）文件对需求已经予以认可，官方计划业已立项之际，为未来的无人机系统需求做出通盘战略考虑的时刻，或是制定规划的时机已经来临。 《美国陆军无人机系统路线图（2010-2035）》为美国陆军研发、装备和在全谱作战中使用无人机系统提供了广阔视角，该路线图的主要理念将为持续学习和分析建立共同的基础。我们将不断评估这些观点，质疑这些假设，对无人机系统能力的各个领域都予以开发。该路线图将明确战斗功能概念，致力于完成基于能力的评估，并有助于新技术知情决策的发展（这些新技术将通过综合实验和测试完成评估）。最终，该路线图将回答这样的问题：“未来美国陆军需要具何种功能的无人机？” 正如《美国陆军核心概念》所述，在这个持久冲突的年代里，为了在不确定的、错综复杂的环境中有效作战，领导者必须明察战场纵深态势，部队行动要不断适应形势变化以先发制人并保持主动，在广阔地域内持续作战时需具备远距离快速作战能力。研发无人机系统，将其纳入到部队行动之中，将扩展陆军的态势感知能力，同时将提升陆军发现、定位和摧毁敌军的能力。我们也希望，在危险的严酷环境下，未来的无人机系统能够有助于快速反应和持续保障。 该路线图为无人机系统发展及其与陆军的一体化进程提供了革命性途径，路线图划分为三个时间段：近期发展阶段（2010-2015年），中期发展阶段（2016-2025年）和远期发展阶段（2026-2035年）。近期要在快速应用当前技术，满足陆战场需求的同时，关注当前无人机的能力差距。中期要把新出现的多用途无人机系统集成到陆军行动的全部领域之中，无论是“支援网络”或是“保障运输”。远期要进一步减小无人机系统的尺寸，减少重量，降低对动力的需求，同时关注于其性能改善。每两年我们将评估一次路线图，使其与作战需求、经验教训以及日新月异的新技术保持紧密联系。 第一版无人机系统路线图将为未来无人机系统发展提供新的方向，我们将不断对其予以修订，满足陆战场上勇士们的需要。 1．概述

无威胁情况下任意两点间的无人机路径规划

第31卷　第9期系统工程与电子技术 Vol.31　No.92009年9月 Systems Engineering and Electronics Sep.2009 文章编号:10012506X (2009)0922157206 收稿日期:2008208212;修回日期:2009203212。基金项目:国家自然科学基金(60774064)资助课题 作者简介:王庆江(19742),男,博士研究生,主要研究方向为航空火力控制及效能分析。E 2mail :chinawqj @https://www.360docs.net/doc/d214372065.html, 无威胁情况下任意两点间的无人机路径规划 王庆江,高晓光,符小卫 (西北工业大学电子信息学院,陕西西安710072) 摘　要:针对无威胁情况下无人机的路径规划问题,提出了一种较简单、有效的路径规划方法:基于几何原理的无人机路径规划法。在提出了无威胁情况下路径规划的一些基本约定的基础上,重点研究了基于几何原理路径规划法的基本思想,并给出了路径规划的主要步骤。最后,通过一个仿真算例验证了此方法的有效性,并对此方法的优缺点进行了总结。 关键词:无人机;路径规划;航路点中图分类号:V 218 文献标志码:A Path planning of UAV bet w een t w o random points without threats WAN G Qing 2jiang ,GAO Xiao 2guang ,FU Xiao 2wei (School of Elect ronic and I nf ormation ,N orthw estern Pol ytechnical Univ.,X i ’an 710072,China ) Abstract :For t he pat h planning of unmanned aerial vehicles (UAV )wit hout t hreat s ,a simple and effective met hod ,pat h planning based on geometric met hod ,is proposed.After showing t he basis of t he geometric met h 2od ,t he primary ideas and realization step s of pat h planning based on geometric met hod is st udied.Then ,an ex 2ample is given and t he result s demonstrate t he proposed met hod is effective.Finally ,t he advantages and disad 2vantages of t he geometric met hod are summarized. K eyw ords :unmanned aerial vehicle ;path planning ;waypoint 0　引　言 无人机(unmanned aerial vehicle ,UAV )路径规划是无人机任务规划的一部分,其目的是根据无人机受到的各种约束及其任务的要求,找出一条从起点到终点的最优路径。 路径规划的方法有很多,如Voronoi 法[125](V 图法)、概率地图法[628](probabilistic roadmap method ,PRM )、遗传算法[9210](genetic algorithm ,GA )等,从路径规划方法的收敛性、复杂性、快速性及对所求得解的满意度来衡量,上述方法各有其优缺点。 文献[11]提出了一种基于几何原理的无人机路径规划方法,用于处理无威胁情况下二维平面内的路径规划问题。本文是在充分吸收了文献[11]的优点并对其缺点进行改进的基础上,将几何法的研究空间从二维平面延伸到三维空间,提出了一种改进的基于几何原理的路径规划方法(简称为几何法),用来解决三维空间内无威胁情况下的无人机路径规划问题。 1　几何法的约定 1.1　路径规划的约束 在无威胁情况下,无人机路径规划的约束主要有:自身性能约束、携带设备的约束、环境约束等。 自身性能约束将无人机看成一个质点,就可以将其运动简化成质点的运动。这时无人机自身约束主要有:(1)过载的限制。此限制主要与机体强度有关,包括水平方向过载和铅垂方向过载;(2)运动时的最大加速度±a max 限制(水平面内最大加速度为±a h max ,铅垂面内最大加速度为±a v max ,单位:m/s 2)和最大速度v max 限制(水平面内最大速度为v h max ,铅垂面内最大速度为v v max ,单位:m/s )。这两项指标显然与无人机的飞行状态及飞行环境有关,在此将其简化成一个常数;(3)无人机的最大飞行高度H max (单位:m )已知并为一常数;(4)无人机载油量O oil (单位:g )及耗油率r oil (单位:g/s )。这两个参数决定了无人机的最大飞行时间T max (滞空时间)和最大航程L max (单位:m )。无人机的耗油率是其飞行高度和飞行速度等参数的函数,在此认为其为一常数。在某一高

美国无人机系统路线图(2005-2030)中文版(部分)

无人机系统路线图 （2005-2030） 美国国防部部长办公室 二OO五年八月八日 （北京高博特广告有限公司组织翻译）

编译说明 2005年8月，美国国防部在其网站发布了其2000年以 来的第三版，也是最新版有关无人机发展的指导性文献《无 人机系统路线图2005-2030》。该文献比较详细、全面地阐述 了美国各种用途的无人机研制、作战使用情况，说明了美国 对无人机的未来需求、技术实现途径、未来的发展规划和设 想。 该文献英文版正文77页，11个附件，共约230页。为 及时了解、掌握国外无人机发展情况，推动我国无人机事业 发展，为“尖兵之翼—2006中国无人机大会”提供有价值的 参考资料，“尖兵之翼—2006中国无人机大会”组委会委托 北京高博特广告有限公司组织军队和地方有关专业人员对 该文献进行了翻译。由于时间紧张只翻译了正文和前3个附 录。考虑到资料的完整性，现将英文版全部附上，供大家参 考。翻译中的不足之处敬请读者批评指正。有关进一步需求 可与北京高博特广告有限公司直接联系。 “尖兵之翼—2006中国无人机大会”组委会 二OO六年九月十六日 联系人：孙柏山 电话：88587506-816

国防部部长办公室 华盛顿特区20301 2005年8月4日本文件作为一个备忘录，分送给各军事部门领导，包括：空军参谋长、陆军参谋长、海军陆战队司令、海军作战部长、国防预研局局长、国家地面与空间情报局局长。 主题：无人机系统路线图，2005－2030 我们批准发布这个版本无人机系统路线图是因为：无人机系统自2001年秋季参与反恐战争以来，在军事作战中的使用迅速扩展。无人机系统采用新战术、新技术、新方法改变了当前的作战空间，实现了对伊拉克和阿富汗进行的打击支援。无人机系统不仅可提供持久的情报、监视和侦察能力，还可提供精确和及时的直接火力和间接火力。作战指挥官需要更多的无人机系统。我们面临的挑战是快速协调地整合这一技术以支援联合作战。 该路线图的中心目标是指导国防部推动无人机系统任务能力向最紧迫的作战需求实现合理的转移。 签名人： 史蒂夫·卡姆勃恩肯耐斯·克瑞格 （国防部副部长，主管情报）（国防部副部长，主管采办、技术和后勤）皮特·佩斯林顿·威尔斯二世 （陆战队将军，国防部副部长，参联会副主席）（国防部长执行助理，负责网络和信息集成）

无人机系统建设方案(初稿)--李仁伟--2018.09.21

监管场所无人机系统 建设方案 北京创羿兴晟科技发展有限公司 2018.9

目录 目录 目录 (1) 一、概述 (2) 1.1、背景 (2) 1.2、应用 (2) 1.3、方案依据标准规范 (3) 二、系统介绍 (5) 2.1、系统功能 (5) 2.2、功能及产品介绍 (5) 2.2.1、六旋翼无人机主机 (5) 2.2.2、航拍摄像 (12) 2.2.3、空中抛投 (25) 2.2.4、通信中继..................................... 错误！未定义书签。 2.3、无人机综合管控指挥平台 (29) 2.3.1、平台内容 (30) 2.3.2、软件架构 (31) 2.3.3、通信架构 (31) 2.3.4、客户端界面 (32)

一、概述 1.1、背景 无人机产业发展至今，已经成长为了一个完整的体系，在这个体系之下，无人机从功能上细分到了各个领域，除了航拍、植保等功用之外，无人机也在勘察、安检等领域拥有不错的发挥，其中安全巡逻无人机已经成为无人机市场中的一匹迅速崛起的黑马，并且还在不断地快速成长。运用高科技手段对监狱工作提供技术支持已刻不容缓。作为高度戒备监狱，监狱押犯规模大、在押罪犯刑期长、犯群结构复杂，为积极整合资源、推动高新技术应用、完善综合保障机制、增强突发事件应对能力。 无人机可完成包括巡航、实时监控、取证拍摄等一体化飞行及监控任务，并能将高清视频或高像素照片实时传输到执法终端。今后，它不仅会用于监管设施及周边区域的隐患排查，维护监管安全，为监狱指挥中心作出实时部署提供第一手资料；它还对开展隐蔽督察、视频督察、掌握狱情灾情和处置突发事件发挥重要作用。

无人机通讯链路系统

（一）立项依据与研究内容（4000-8000字）： 1、项目的立项依据 （1）研究意义 低空无人机(Unmanned Aerial Vehicle缩写UA V )也称为无人航空器或遥控驾驶航空器，是一种由无线电遥控设备控制，或由预编程序操纵的非载人飞行器。无人机具有机动灵活的特点，它体积小，重量轻，可随时运输和携带。它对起降的要求低，随时飞降。无人机一般在云下低空平稳飞行，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷。除了具有广阔的军事应用前景外，用无人机替代有人飞机执行高风险任务，也是当今国际航天领域一个重要发展方面。特别是在近几年国际局部战争中无人机被大量地使用，可以预见在未来战场上无人机用途将越来越大，已经成为世界各国武器装备发展的重点。同时，无人机作为一种技术含量高、使用性能好、发展前景广阔的空中飞行器，在民用领域亦可完成防灾减灾的灾害评估、地质勘测航拍、警用高速公路巡查、森林防火、海事巡逻、大型露场演出航拍等多种任务。 但随着机载任务设备（干扰器、雷达等）的不断完善和增加，地面终端与机载平台之间的数据交互量也在也在逐步提高，为了实现数据的可靠交换，提高数据传输速率，必须建立完善的数据链系统。利用数据链进行通信，具有传输速率快、抗干扰能力强、误码率低等优点。与传统的通信方式相比，它能极大的提高信息处理能力,并且 最大限度的保证信息的完整性。

无人机数据链是无人机系统的重要组成部分,是飞行器与地面系统联系的纽带。随着无线通信、卫星通信和无线网络通信技术的发展,无人机数据链的性能也得到了大幅度提高。但是，目前无人机数据链系统采用的调制模式都比较简单，如2FSK、BPSK、OFDM技术、直接扩频技术等，传输速率与抗干扰能力有限；在现代电子战环境下，无人机数据链系统需要进行超大容量的信息传输，针对性的电子干扰信号，以及信息的传输方式，因此，增强抗干扰性能、及时准确的传输数据以及信息传输绕射能力仍然是无人机数据链系统有待解决的重要研究课题。因此加强对无人机数据链路系统的研究对我国低空领域的发展有着至关重要的意义。 本课题拟针对无人机通讯链路系统，吸取国外先进经验，结合国情和人文习惯，重点研究基于单载波频域均衡技术(SC-FDE) 的数据链路系统，并对影响无人机的通信的电磁干扰、复杂地形等关键技术进行研究。 （2）国内外研究现状 我国目前最常用的数据链系统是80 年代初研制的数传/导航兼备系统。该系统由机载设备和地面设备构成。数据引导与塔康设备兼容，数据率为600bps，调制方式为ASK。其工作方式为：地面台以广播方式发出带地址码的指挥信息，机载台按地址接收各自的信息，并在接收后经一定的延迟向地面台发回复信息。机载台把接收的信息经译码得到指令，再由码声器转化为声音指令，对重要信息还同时使用综合航向指示器的航向指令针、敌情指示器、双针高度表、双