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1、-编号 南京航空航天大学南京航空航天大学毕毕业业论论文文题 目无人机编队在线快速航迹规划研究学生姓名徐大生学 号学 院自动化学院专 业自动化班 级指导教师江驹（教授）二一三年六月-南京航空航天大学南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） （题目：无人机编队在线快速航迹规划研究）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： 年 月 日 学号：毕业设计（论文）报告纸无人机编队在线快速航迹规
2、划研究摘要无人机编队作战是未来作战的重要模式。针对这一背景本文对无人机编队整体和内部各机的协同航迹规划进行研究。首先，分析了面向不同作战任务无人机进行航迹规划时需要考虑的因素；研究分析了不同航迹规划算法的优缺点；指出无人机编队航迹规划的算法选择的约束条件；讲述了由 Voronoi 图和 Dijkstra 算法求解最优航迹的方法；规划出编队整体的初始航迹。其次，对规划出的折线航迹进行平滑处理，得到满足无人机动态性能约束和任务指标的最优航迹。讲述了一种解决初始航迹最短航迹段长度不满足最小航迹段约束问题的方法。最后，建立了无人机编队内部各机协同航迹规划模型，使用基于分解策略的协同算法，引入编队到达目
3、标的时间 ETA 作为协同变量，航迹代价函数作为协同函数，通过协同函数传递各无人机到达目标的时间范围。编队内部各无人机根据协同变量规划最优航迹。关键词：无人机编队，航迹规划，航迹平滑，Voronoi 图，Dijkstra 算法，分解策略毕业设计（论文）报告纸iThe fast online path planning for UAVs formationAbstractCooperation for UAVs formation is the important fight style in future war scenes. Base this background, the thesis
4、 focuses on the research of UAVs formation cooperative path planning.Firstly, this paper analyzed the considerations of UAVs path planning which targets different combat missions, the advantages and disadvantages of different path planning algorithm. Then, this this paper pointed out the constraints
5、 of UAVs formation path planning, expounded the principle and algorithm of Voronoi diagram and the dijkstra method of graph theory, and planned the initial path of the UAVs formation.Secondly, in order to fit the request of geometric constraint and the mission requirements, this paper smoothes the i
6、nitial flyable path. Then, this paper solved the problem that the shortest initial path segment didnt miss the constraint of minimum path segment.Lastly, the system model on trajectory planning for coordination of UAVs formaion is constructed. A cooperative method based on hierarchy decomposition st
7、rategy is used. The estimated team arrival time (ETA) is designed as the coordination function. The ETA range of arriving target is communicated through coordination function. The UAVs of the formation use the coordination variables to plan best path.Key Words: UAVs Formation, Path Playing, Route Sm
8、oothing, Voronoi Diagram, Dijkstra Algorithm, Hierarchy Decomposition Strategy毕业设计（论文）报告纸ii目录摘要 .iAbstract.ii第一章 绪论 .11.1 课题研究背景 .11.2 国内外发展现状 .21.3 无人机编队航迹规划研究的意义和无人机编队作战的优势 .31.3.1 无人机编队航迹规划研究的意义 .31.3.2 无人机编队作战的优势 .3第二章 无人机编队整体在线快速航迹规划 .52.1 引言 .52.2 无人机编队航迹规划需要考虑的因素 .52.3 几种常用航迹规划算法的比较分析 .72.4 基于加权 Voronoi 图和 Dijkstra 算法的无人机编队航迹规划.132.4.1 建立 Voronoi 图威胁模型.132.4.2 航迹代价函数的计算 .142.4.3 使用 Dijkstra 算法求取最优航迹.162.5 初始航迹的仿真结果分析 .17第三章 无人机编队航迹平滑 .203.1 引言 .203.2 航迹平滑方法 .203.2.1 航迹平滑切点的求取 .203.2.2 航迹平滑圆心的求取 .223.2.3 航迹平滑处理 .233.3 航迹平滑过程中的其他问题 .27第四章 无人机编队内部各机协同航迹规划研究 .
