【摘 要】
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高高原地区地形复杂、环境恶劣,民用航空器在高高原地区更容易发生事故。高高原地区搜救难度大,给传统搜救方式带来很大阻碍。无人机受地形环境影响小,成为复杂环境地区搜救的主要手段。因此,本文对多无人机在高高原地区的协同搜救航迹规划问题进行研究。首先,基于高高原地区历年的气象统计数据,分析了高高原地区对无人机搜救影响较大的环境特征的变化分布情况,建立相应的环境特征模型。对常用的地形建模方法进行简要说明,选
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高高原地区地形复杂、环境恶劣,民用航空器在高高原地区更容易发生事故。高高原地区搜救难度大,给传统搜救方式带来很大阻碍。无人机受地形环境影响小,成为复杂环境地区搜救的主要手段。因此,本文对多无人机在高高原地区的协同搜救航迹规划问题进行研究。首先,基于高高原地区历年的气象统计数据,分析了高高原地区对无人机搜救影响较大的环境特征的变化分布情况,建立相应的环境特征模型。对常用的地形建模方法进行简要说明,选择适用于高高原地形的建模方法。然后,根据环境特征模型,明确不同环境特征影响无人机搜救的具体形式,建立不同环境特征对无人机搜救的约束模型。在无人机性能方面,考虑了无人机的搜索视程和最大载油量对于搜救的约束,建立了无人机动态搜索视程模型。接着,通过改进栅格法对目标区域进行建模。基于分块协同思想,给出区域划分准则,把变栅格模型分割成若干矩形区域,对矩形区域进行不同组合来实现目标区域的划分,根据0-1整数规划思想建立了目标区域划分方法模型。最后,以最优航迹为目的并结合约束模型,建立多无人机搜救航迹规划模型。对规划效率较高的“Z”型航迹规划算法的覆盖方式进行改进,提高了对搜救的适用性。引入空间曼哈顿距离来解决无人机的死锁状态问题。设置不同仿真场景对改进的搜救航迹规划算法进行仿真,验证算法的有效性;对比改进前“Z”型航迹规划算法,说明了改进算法的优势。上述研究为高高原地区的多机协同搜救提供了理论基础和技术支持。
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