基于改进A_算法的无人机航路规划方法研究
!第!#卷第$期弹箭与制导学报
基于改进+"算法的无人机航路规划方法研究"
穆中林$!鲁!艺$!!!任!波$!张!斌$
!$空军工程大学工程学院"西安!#$""%)#!西北工业大学电子信息学院"西安!#$""#!$ !摘要"提出了一种基于改进+"算法的无人机航路规划方法"解决了+"算法大空间搜索耗时多的问题%仿真结果表明"该方法计算速度快"易于实现%
!关键词"无人机#航路规划#改进+"算法
!中图分类号"Y F$#!!!文献标识码"+
’()*+,-U3(2U@3--/-74,?8.Y O39<*,-H6:?,;<*.".@7,?/(26
Z.L K8235?02$",.40$"!"7>R[8$"L S+R_[02$
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E!引言
航路规划作为无人机任务规划的主要功能之一"主要是依据地形和敌方火力威胁信息"在一定约束条件下"寻找从起点到目标点的可行航路($)%对于进行战术任务飞行的无人机而言"其航路规划系统应满足可行性*实时性和最优性的要求%研究表明"设计战术任务无人机路径规划系统的关键是目标函数的建立#根据各约束条件的影响对其分配权值并将其反应于目标函数中#设计合适的优化方法"使其满足规划的可行性*实时性和最优性要求%
目前针对航路规划问题提出了很多优化方法"这些方法各有优缺点"很难同时满足较高实时性*全局最优性和可行性%从近年的研究来看"启发式搜索与专家系统的结合被越来越多地用于解决这个问题"该方法算法简单"计算速度较快"而且可以很好地利用已有的知识和数据"比较灵活%文中采用启发式搜索中的+"算法进行航路规划%针对+"算法大空间搜索耗时
多的缺点"提出简化搜索空间的改进方法#针对a;:2表维护的缺点提出了创建N K:1;表的改进方法%
F!威胁空间建模
威胁空间的生成技术是任务规划系统的核心技术之一"在任务规划系统中的威胁空间是基于地形地貌系统的*地面防空火力分布的以及威胁分布的数据记录空间#同时"威胁空间又是航迹规划和航迹危险性评估的信息来源和计算依据%
目前"数字地图的存储方式采用格栅数据和等高线矢量图两类(!)"对于指定高程"总可以得到一幅二值图像"图$是根据$""V Ck$""V C范围真实地形数据生成的!"$k!"$像素大小的数字地形图像"相邻像素之间的实地距离为*""C%文中约定图像矩阵中+",为背景"+$,为前景%从广义上讲"除地形威胁和禁飞区等不具有攻击性的固定威胁之外所有影响航路的威胁都可泛称为+火力威胁,%在实际战场环境中"由于
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"收稿日期#!""’X"*X$*#!!修回日期#!""’X")X"(
作者简介#穆中林!$()$X$"男"江苏灌南人"硕士研究生"研究方向’航空火力控制理论与应用%
弹箭与制导学报
!""#年
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图$!
由数字地图确定
的数字地形图像火力威胁等级不同!毁伤概率不同!威胁作用范围不同"它们对航路的规划结果也有不同程度的影响#当以一定的不可接受毁伤概率进行航路规
划时"火力威胁在水平面的投影为一个确定的不可穿越区域$如图!$1
%所示%
"可根据火力威胁类型不同"放大或缩小相应区域#图!$T %为地形与火力威胁的综合作用图像#需要指出的是"
地形对火力威胁的空间作用范围有一定的约束"相关计算方法见文献&%
’
#图!!由不可穿越威胁构成的等效地形图像
%!路径规划
% " +"算法是人工智能中的一种启发式搜索算法"它通过定义的代价函数来评估代价大小进而确定最优路径#代价函数为( *$ 6%#V $6%+^$6%$$ %其中(6表示待扩展的节点#V $6%表示从起始点到当前点的代价)^$6%表示从当前点6到目标点的估计代价"称之为启发函数#*$6%表示从起始点经过节点6到达目标点的最小代价路径的估计值#+"算法就是每次选择候选节点中*值最小的节点进行扩展#%H F !代价函数的设计 在建立初始路径规划空间时已经得到可行航路点和初始航线集$在快速+"算法的实现中详细介绍%"因此采用路径最短的原则进行+"算法寻优#根据这一原则"设计如下的代价函数( V $ 6%#$6 !# 1;$ !%$! %^$6%#N !V ’!6N +N 5V ’56N $% %其中(1代表起始节点"V 代表目标节点"6为当前节点";$!%代表相邻两节点的距离"!V 和5V 代表目标点的坐标"!6和56代表当前点的坐标"^$6%为从当前点到目标点的Z 12K 19912距离#V $6%为已经走过的路径的距离之和#%<%!快速+"算法的实现 运用+"算法进行大空间搜索时"耗时急剧增加#文中的系统对算法的实时性要求比较高"且初始搜索空间较大"因此必须采取措施提高+"算法的效率#文中运用以下两种方法来解决这一问题( $$%创建N K :1;表 编写+"算法程序时"通常有两种储存a ;:2表的方法可供选择#第一种方法是将a ;:2表作为顺序堆结构储存"允许快速删除"但插入比较慢#第二种方法是作为一个未排序的链表"插入很快但删除很慢#为了解决这一问题"设计了N K :1;表# N K :1;表是一个大约有$*个a ;:2表中代价最小的节点的表#当从a ;:2表中移除代价最小的节点时"只需删除N K :1;表顶部的节点#如果N K :1;表是空的"则补充$*个新条目#遍历整个a ;:2表"找到$*个最小代价的节点来填满N K :1;表#这样至少在$*个循环后不用再做任何节点查找#另外"任何时候给a ;:2表添加一个节点"首先通过和N K :1;表中最后一个节点 比较来检查这个节点的代价是否足够小"是否在N K :1;表中#如果它的代价比N K :1;表中末尾的节点要大"那么新的节点插入常规的a ;:2表顶端#否则执行深度为$*个节点的顺序插入操作#这意味着某些时候N K :1;表会增长到大于$*个节点"不过没有关系"因为从非空的N K :1;表中挪走节点并不会导致开销的增加#只要让清空N K :1;表和遍历a ;:2表重新填满它这两个操作成为程序执行的主要部分就行了#选择$*做N K :1;表的容量"既可以让插入时间保持很短"又可以提供足够的缓存节点"使得不用总是进行重新填充操作#这不是说总能避免对 a ; :2表的重新插入#如果一个节点已经在a ; :2表里"有一个新的$更低的%代价"那么通过* )(!* !第!#卷第$期基于改进+"算法的无人机航路规划方法研究!穆中林等 一个快速检查看看它是否比N K:1;表中最后一个节点的代价小!如果不是"把它留在#或移向$常规的a;:2表!否则必须将它重新插入N K:1;表!即使发现不能避免重新插入"但这只是一个快速的"在一个很短的表中的顺序插入"并不碍事!一个增强的模式是限制N K:1;表在$*个节点"那么假设对一个已经是$*个节点的N K:1;表做插入动作"可以弹出N K:1;表末端节点"然后将它放入常规的#未排序的$a;:2表的顶端!也就是说不会向多于$*个节点的表做插入动作"因此顺序插入变得更有预期性! 通过创建N K:1;表"成功地解决了a;:2表删除节点和插入节点之间不能同时快速进行的矛盾"成功地实现了算法的高速度! #!$降低搜索空间 搜索空间越大"+"算法循环次数越多"意味着耗费时间越多!减少+"循环次数将会是一个最大的优化!因此"考虑到系统实时性的要求"采用数学形态学骨架化思想对等效地形图像进行处理来简化+"算法的搜索空间!运用骨架化算法#见参考文献%*&$可以确定初始路径规划空间可行航路点和初始航线集的初步图像并以此作为+"算法的搜索空间! 初始路径规划空间的建立应遵循以下两个原则’"初始路径应尽量选取相邻威胁之间的中线(#对于处于规划地图边缘的威胁"初始路径以绕飞为主"不能过于远离威胁边缘!在进行骨架化之前需对图像进行预处理"同时由于骨架化易受噪声感染"需对骨架化后的图像进行一系列的处理!可行航路点和初始航线集的确定和优化算法流程如图%所示! 其具体步骤如下’ "图像预处理!在地形回避飞行时"假定地形图像)5连通模式为不可飞模式"因此等效地形图像首先要扩展为&5连通模式"并将封闭区域内的孔洞进行填充#如图$所示$!与一般图像处理算法不同"地形图像的处理过程中要严格保证可飞性"即不可飞区域只能扩大"不能缩小! #可飞性检验!在确定起点和终点后"首先对航路的可飞性进行检验!通过应用形态学)填充*运算"若起点和终点被同时着色"则说 明 图%!可行航路点和初始航线集 的确定和优化算法 可以找到至少一条通路将两点连接"否则退出规划或适当降低不可接受毁伤概率重新进行可飞性检验! $规划空间生成!骨架对噪声非常敏感"因为边界不规则或噪声原因"骨架具有很多分支!对于产生的分支可采用)修剪*运算消除!对于较小的地形突起"利用骨架化算法会产生交叉网格"不利于进一步提取可行航线段#见图& #T$$"因此必须利用)腐蚀*运算首先将其过滤"由于这种地形突起的飞行规避路径是可预见的"可以在航迹光顺时进行考虑!经噪声滤除后骨架化图像如图&#@$所示"修剪分支后可以得到反映可行航路点和可行航线集的图像#见图& #B$$!当威胁处于规划地图边缘时"生成的外包络一般会远离威胁边缘"为了消除这种边缘效应"需要进行$至!次骨架化操作"从图&#:$可以看出"新的外包络已经逼近威胁边缘! %规划空间优化和拓扑辨识!采用节点模板对得到的地形图像进行辨识"可以建立地形图像的拓扑图!利用形态学距离度量矩阵确定每条边的距离权"以最短路径长度为原则"裁剪两点间可能存在的另一条并行路径#见图&#=$$! + ( ( ! + 弹箭与制导学报 !""#年! 裁剪并行路径后!要重新进行拓扑结构分析!最终得到的拓扑图为广义g 图!各节点的度均不超过&"从图&#=$可以看出!初始航线在细节上跟随周围等效地形边缘变化!满足建立初始路径规划空间的两个参考原则 " 图&!等效地形图像处理 I !航路寻优和航路光顺 在上面获得的可行航路点和初始航线集的基础上!运用+" 算法进行航路寻优!结果如图* #1 $所示"由于无人机一般只能进行直线%圆周运动!无法时时改变航向!因此通过+" 算法寻 找到的航路不能直接进行导航点装定!必须进行航路光顺" 在航迹光顺时!对预处理中滤除的地形突起!在地形提取的基础上!可在规划航迹上叠加其最小可飞包络"在参考航迹的诱导下!根据平滑算法不断生成新的航迹!同时利用等效地形图 像进行比对并进行过载验证! 得到简化为几个航路点的最终航路#如图*#T $所示$"对于特定威胁!通过膨胀运算使其对应的不可穿越区扩大!达到规划航迹远离威胁的目的"这种光顺方式避免了单纯应用航迹平滑算法对地形的不敏感 " 图*!航路寻优和航路光顺 Q !结论 仿真结果表明!相比于全局空间搜索规划而言!对于!"$k !"$的地图!运用改进的+"算法进行航路规划!虽然规划出的路径不是全局意义上的最短! 但是规划时间缩短了大约!倍!基本上能够满足实时性的要求"鉴于现在的无人机多具有长航时长航程特点! 因此可以认为在$""V Ck$""V C 范围内以牺牲航程为代价换取实时规划能力是可行的" 在航线光顺时!由于进行等效地形图像比对!提高了平滑算法对地形的敏感性!可以最大 限度地简化航路点个数" !参!考!文!献" &$’!高晖! 陈欣!夏云程<无人机航路规划研究&R ’G 南京航空航天大学学报!!""$!%%#!$($%*X $%)<&!’!李志林! 朱庆!编著<数字高程模型&J ’G 武汉(武汉大学出版社!!""%< &%’!易敏! 丁明跃!周成平<四种通视性分析方法与实验比较&R ’G 数据采集与处理!$(((!$&#$$($!!X $!#< &&’!I 9:G :71T 02<+-_1C :^A 83A 1C C 023P 0E B 8C &J ’G 1B 0G 0E 0828=J K 8C E 82,:1A 2023+E 01^9:,9B !!""!< &*’!郭屹编著< 图象处理与分析数学形态学方法及应用&J ’G 北京(科学出版社!!""!< ) ""%) 2019年最新无人机考试题库500题[含答案] 一、单选题 1．无人机积水道面上起飞，其起飞距离比正常情况下 A.长 B.短 C.相等 答案:A. 2．无刷电机与有刷电机的区别有 A.无刷电机效率较高 B.有刷电机效率较高 C.两类电机效率差不多 答案:A. 3．图元标注主要包括以下三方面信息______： A.坐标标注、航向标注、载荷任务标注 B.场地标注、警示标注、任务区域标注 C.航程标注、航时标注、任务类型标注 答案:B. 4．______是完成任务的一项重要的辅助性工作，细致规范的______将大幅度提高飞行安全性和任务完成质量。 A.场地标注、场地标注 B.图元标注、图元标注 C.警示标注、警示标注 答案:B. 5．______包括在执行任务的过程中，需要根据环境情况的变化制定一些通信任务，调整与任务控制站之间的通信方式等。 A.链路规划 B.目标分配 C.通信规划 答案:C. 6．任务分配提供可用的无人机资源和着陆点的显示，辅助操作人员进行______。 A.载荷规划、通信规划和目标分配 B.链路规划、返航规划和载荷分配 C.任务规划、返航规划和载荷分配 答案:A. 7．任务规划由______等组成。 A.任务接收、姿态控制、载荷分配、航迹规划、航迹调整和航迹评价 B.任务理解、环境评估、任务分配、航迹规划、航迹优化和航迹评价 C.任务分配、姿态控制、导航控制、航迹规划、航迹调整和航迹评价 答案:B. 8．______是在无人机飞行过程中，根据实际的飞行情况和环境的变化制定出一条可分航迹，包括对预先规划的修改，以及选择应急的方案，其特点是约束和飞行环境实时变化，任务规划系统需综合考量威胁、航程、约束等多种条件，采用______生成飞行器的安全飞行航迹，任务规划系统需具备较强的信息处理能力并具有一定的辅助决策能力。 A.预先规划，最优航迹规划算法 B.航迹规划，最短航迹规划算法 C.实时规划，快速航迹规划算法 答案:C. 9．无人机具体执行的飞行任务主要包括到达时间和进入目标方向等，需满足如下要求：______。 A.航迹距离约束，固定的目标进入方向 B.执行任务时间，进入目标位置 C.返航时间，接近目标的飞行姿态 答案:A. 10．动力系统工作恒定的情况下______限制了航迹在垂直平面内上升和下滑的最大角度。 A.最小转弯半径 B.最大俯仰角 C.最大转弯半径 答案:B. 11．无人机物理限制对飞行航迹有以下限制：______，最小航迹段长度，最低安全飞行高度。 A.最大转弯半径，最小俯仰角 B.最小转弯半径，最小俯仰角 C.最小转弯半径，最大俯仰角 答案:C. 主要内容 ?无人机任务规划的基本概念三 ?无人机任务规划方法三 ?无人机任务规划的数字地图技术三 ?无人机地面控制站的基本概念三 ?无人机地面控制站的分类二配置和转移运输三 5.1 无人机任务规划的基本概念 由于无人机是无人驾驶的飞行器,所以在飞行前需要事先规划和设定好它的飞行任务和航线三在飞行过程中,地面操纵人员还要随时了解无人机的飞行状态,根据需要操控无人机调整姿态和航线,及时处理飞行中遇到的特殊情况,以保证飞行安全和飞行任务的完成三这就需要配备能够提供任务规划与指挥控制方面相应功能支持的设备或系统,这就是无人机的任务规划与指挥控制系统三 5.1.1一任务规划的定义和特点一 1.任务规划的定义 一一规划是一个综合性的计划,它包括目标二政策二程序二规则二任务分配二要采取的步骤二要使用的资源以及为完成既定行动方针所需的其他因素三 任务规划(M i s s i o nP l a n n i n g,M P)是对工作实施过程二方法的组织和计划三在军事领域,任务规划已逐渐变为一个专有名词,尤其是现代无人化装备的出现,使得任务规划越来越重要三装备作战规划的结果是装备作战行动的实施依据三对有人化装备而言,规划结果 主要作为任务承担人员决策的参考;但对无人化装备而言,规划即控制,是装备运行过程中 137 一 唯一的执行依据,因此,任务规划的输出信息必须满足准确性二完整性和一致性的要求三 2.任务规划的特点 任务规划具有以下几个特点: (1)制作任务规划时需要具有整体性二全局性的思考和考量三 (2)制作任务规划须以准确的数据为基础,运用科学方法进行从整体到细节的设计三 (3)任务规划须在实际行动实施之前进行,其结果要作为实际行动的具体指导三5.1.2一 任务规划系统的定义和功能一 1.任务规划系统的定义一一任务规划系统( M i s s i o nP l a n n i n g S y s t e m ,M P S )是指利用先进的计算机技术采集二存储各种情报信息,进行大规模分析计算,从而辅助制定任务计划的信息系统三任务规划系统的出现和广泛使用是现代意义的任务规划区别于过去所说的作战计划二作战筹划的根本标志三 2.任务规划系统的功能 作为整个信息化作战系统的一个重要节点,任务规划系统不是一个孤立的封闭系统,它一端与作战指挥系统的任务对接,另一端与作战装备直接交联,如图 5-1所示,主要包括信 息采集与处理模块二规划作业模块二任务预演评估模块和任务输出模块 三图5-1一任务规划系统基本组成结构 (1)信息采集与处理模块三任务规划系统需要采集的信息主要包括上级下达的任务信息二指挥控制信息二情报信息(如目标信息二敌作战意图等)和战场环境信息(敌情二我情二地形二气象二电磁)等三对采集的信息要进行加工处理,包括地形和气象信息显示,禁飞区二威胁区及战场态势标绘等三 (2)规划作业模块三该模块用于制定装备作战过程的时间二空间和行为准则,通常包括航线规划和机载设备使用规划,以及与其他作战实体的协同和交互规划等三根据任务规划系统所具有的自主化能力大小,通常还包括冲突检测二安全评估二自动的威胁规避和航线生成等分析计算模块,用于辅助人工决策操作三 (3)任务预演评估模块三规划效果预演主要包括飞行仿真二载荷作战效果仿真等,评估包括装备本身的效能评估和任务规划的作战行动效能评估两个方面三预演评估的主要作用是对装备作战的效果进行预估和判断,并反馈以指导决策,形成优化规划方案,同时便于指挥员和操作员熟悉作战过程,了解和把握作战关键环节三 (4)任务输出模块三任务输出是将规划结果以数据的形式输出给作战装备和其他作战节点三输出的任务规划信息应该是完备二一致和可理解的,能够被其他信息系统正确读取和 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 龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/473961243.html, 一种基于蚁群算法的无人机协同任务规划优化算法 作者：黄伟民王亚刚 来源：《软件导刊》2017年第07期 摘要：随着无人机在军事领域的广泛应用，越来越多的无人机将应用在未来战场，因此 无人机协同规划变得越来越重要。建立了多无人机协同任务分配模型，并研究了模型求解的有效算法。在蚁群算法的基础上提出针对密度较大目标区域的多无人机协同任务规划的优化方法，优化蚁群算法的搜索条件，降低了蚁群算法的时间和空间复杂度。 关键词：无人机；协同规划；蚁群算法；目标群密度 DOIDOI：10.11907/rjdk.171261 中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2017）007-0131-03 0 引言 多基地多无人机协同侦查模型可以描述为：利用多种不同性能的无人机对多个空间分散的目标进行侦查，这些无人飞机分散在多个地理位置不同的基地上，需要快速制定无人侦查飞机的侦查任务计划以满足侦查要求和实际约束条件。在无人机迅速发展的同时，雷达技术也快速发展，因此一旦有侦察无人机进入防御方某一目标群配属雷达探测范围，防御方目标群的配属雷达均开机对空警戒和搜索目标，并会采取相应对策，包括发射导弹对无人机进行摧毁等，因此侦察无人机滞留防御方雷达探测范围内时间越长，被其摧毁的可能性就越大[1-2]。本文以侦察、监视任务为中心，以协同探测多基地目标为背景，在蚁群算法规划路线的基础上进一步优化线路，以此尽可能缩短无人机任务飞行时间和被雷达探测到的时间。 2 无人机侦察目标群聚类 为了最大程度上利用各无人机基地资源，首先要对目标群进行聚类。常用的聚类方法有 K-means聚类算法、层次聚类算法、SOM聚类算法和FCM聚类算法[3]。本文采用层次分析法对目标群进行聚类，通过聚类，可以规划出各无人机基地派出的无人机的探测目标群，在无 人机数量和飞行参数限制条件下，这样做能最大限度地提高效率。 层次分析法的算法流程如图1所示。 3 基于改进蚁群算法的目标群路线规划 G001、无人机是指根据无人机需要完成的任务、无人机的数量以及携带任务载荷的类型，对无人机制定飞行路线并进行任务分配。 A.航迹规划 B.任务规划 C.飞行规划 正确答案: B（解析：P174） G002、任务规划的主要目标是依据地形信息和执行任务环境条件信息，综合考虑无人机的性能，到达时间、耗能、威胁以及飞行区域等约束条件。为无人机规划出一条或多条自 的，保证无人机高效，圆满的完成飞行任务，并安全返回基地。 A.起飞到终点，最短路径 B.起飞点到着陆点，最佳路径 C.出发点到目标点，最优或次优航迹 正确答案: C（解析：P174） G003、无人机任务规划是实现的有效途径，他在很大程度上决定了无人机执行任务的效率 A.自主导航与飞行控制 B.飞行任务与载荷导航 C.航迹规划与自主导航 正确答案: A（解析：P174） G004、无人机任务规划需要实现的功能包括 A.自主导航功能，应急处理功能，航迹规划功能 B.任务分配功能，航迹规划功能，仿真演示功能 C.自主导航功能，自主起降功能，航迹规划功能 正确答案: B（解析：P174） G005、无人机任务规划需要考虑的因素有、，无人机物理限制，实时性要求 A.飞行环境限制，飞行任务要求 B.飞行赶任务范围，飞行安全限制 C.飞行安全限制，飞行任务要求 正确答案: A（解析：P175） G006、无人机物理限制对飞行航迹有以下限制：，最小航迹段较长度，最低安全飞行高度 A.最大转弯半径，最小俯仰角 B.最小转弯半径，最小俯仰角 C.最小转弯半径，最大俯仰角 正确答案: C（解析：P175） G007、动力系统工作恒定的情况下，限制了航迹在垂直平面内上升和下滑的最大角度 A.最小转弯半径 B.最大俯仰角 无人机城市空间航线规划研究 通过对城市空间进行分层建立无人机城市空间模型，通过对无人机城市模型的研究，针对城市具体布局进行无人机城市空间航线规划，按照不同的高度建立无人机飞行通道，根据城市具体布局规划无人机航线，为无人机在城市空间的大规模应用提供理论依据和技术支撑。 标签：航线规划；城市空间；无人机应用 近年来，随着无人机技术的发展，无人机的应用范围不断拓展，警用安防、消防救灾、城管执法、环境检测、新闻报道、物流运输、农林植保等领域均有无人机的参与。与此同时，无人机在城市中的应用也逐渐受到重视，随着无人机在城市空间的活动日益频繁，对无人机在城市空间航线规划进行研究就显得比较迫切。 无人机的航线规划是指在有限时间内生成到达目标的有效航线，其中，规划出的航线必须满足可行性、安全性、低代价性、低碰撞性、可飞性等特点。针对无人机航迹规划，国内外已经有大量研究，传统经典算法中有动态规划法、导数相关法、和最优控制法，而随着人工智能的发展，大量的智能算法被应用于航迹规划并取得了显著效果，例如Dijkstra’s[1] 算法、A*搜索算法[2]、遗传算法、群体算法等[3，4]。 这些研究都着重于算法本身，并未针对城市空间无人机飞行的特点进行深入分析。相比较于空中航线，无人机在城市空间的航线应与城市自身的规划和布局相结合。当无人机介入城市空间当中，就相当于将平面化的城市空间领域纵向的拉伸了，空间分布会发生一系列的变化，空间将会分为数个不同的层面。此时将城市空间分层与城市模型组合成图（1）所示的无人机城市模型，就可以在保证城市空间安全的基础上实现无人机城市空间航线的合理规划。 针对城市布局特点建立无人机城市空间模型，基于城市建筑密度将城市空间分层，其分层依据以下规则： 1）按城市低空领域高度分成多层面。 2）根据无人机快慢速划分使用通道平面。 3）根据无人机大小规模划分使用通道平面。 4）空间内有可供无人机上下的节点。 当无人机大规模应用到城市中时，现代城市尚未完全利用的垂直空间就会得到充分的利用。如在垂直空间上规划无人机通道；利用低于24米建筑屋顶装置无人机停靠充电等设备；在建筑立面上与结构相结合，设计无人机停靠机位；每 无人机设计手册及主要技术 内容简介 独家《无人机设计手册》分上、下两册共十二章。 上册包括无人机系统总体设计，气动、强度、结构设计，动力装置，发射与回收系统，飞行控制与管理系统。 下册包括机载电气系统，指挥控制与任务规划，测控与信息传输，有人机改装无人机，综合保障设计，可靠性、维修性、安全性和环境适应性以及无人机飞行试验等。有关无人机任务设备、卫星中继通信的设计以及正在发展的无人机技术等内容，有待手册再版时编入，使无人机设计手册不断成熟和丰富。 适用人群 本手册是国内第一部较全面系统阐述无人机设计技术的工具书，不仅可作为无人机的设计参考，也可以作为院校无人机教学、无人机行业的工程技术人员和管理人员的参考书，并可供无人机部队试验人员使用。希望本手册的出版能对我国无人机研制工作的技术支持有所裨益。 作者简介 祝小平，现任西北工业大学无人机所总工程师，主要从事无人机总体设计、飞行控制与制导系统设计等研究工作。主持了工程型号、国防预研等国家重点项目多项，获国家和部级科学技术奖9项，其中国家科技进步一等奖1项，国防科技进步一等奖4项，获技术发明专利10项，荣立“国防科技工业武器装备型号研制”个人一等功，发表论著150多篇。先后入选国家级“新世纪百千万人 才工程”、国防科技工业“511人才工程”和教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获得“ 国防科技工业百名优秀博士、硕士”、“国防科技工业有突出贡献的中青年专家”、“陕西省有突出贡献专家”和“科学中国人(2009)年度人物”等荣誉称号。 无人机相关GJB标准-融融网 gjb 8265-2014 无人机机载电子测量设备通用规范 gjb 4108-2000 军用小型无人机系统部队试验规程 gjb 5190-2004 无人机载有源雷达假目标通用规范 gjb 7201-2011 舰载无人机雷达对抗载荷自动测试设备通用规范 gjb 5433-2005 无人机系统通用要求 gjb 2347-1995 无人机通用规范 gjb 6724-2009 通信干扰无人机通用规范 gjb 6703-2009 无人机测控系统通用要求 gjb 2018-1994 无人机发射系统通用要求 无人机主要技术 一、动力技术 续航能力是目前制约无人机发展的重大障碍，业内人士也普遍认为消费级多旋翼续航时间基本维持在20min左右，很是鸡肋。逼得用户外出飞行不得不携带多块电池备用，造成使用操作的诸多不便，为此有诸多企业在2016年里做出了新的尝试。 复杂环境下多目标多无人机协同任务规划 摘要：在当今更加复杂的战争环境中，无人机通常以协调的舰队执行特殊任务。因此，本文构建了无人机联合任务计划系统的模型，并对无人机联合任务计划控 制系统，多目标任务分配架构，无人机目标融合体系结构和弹道计划模型进行了 设计研究。通过结合层次聚类算法和数值模拟实验，我们旨在确认设计的有效性，进一步提高无人机在复杂和动态环境中的飞行适应性，并为在最短时间内开发合 理的无人机协作任务分配提供合理的计划，理论上的帮助。 关键字：复杂环境，无人机，协作任务，模型规划 简介：随着近几年无人机技术的飞速发展，基于无人机联合任务计划的实现 多个战略目标的合作已成为许多领域特别是军事领域的重要发展成就之一。其中，所谓的多无人机协作系统，是指由多个无人机组成一个整体来实现一个综合战略 目标的任务机制，可以利用多个无人机的信息共享功能来实现无人机的任务效率。发挥最大作用。在这方面，有必要考虑到多目标状态的不确定性和目标的多样性，合理地控制无人机的资源分配，并依靠无人机轨迹规划模型来确保无人机到目标 的全范围。通过覆盖并减少无人机定位错误，您可以灵活地应对定位目标的意外 情况。 1多无人机协作任务计划和控制体系结构 如果是一架无人驾驶飞机，它会构建一个层次结构和一个包容性架构。分层 结构是指人类思维行为的模型，并建立了依赖于老板的“感知－思考－执行”的组 织系统。它使用实时通信来确保系统的执行能力，因此其实用性相对较差。相反，包容性体系结构采用“感知执行”单元的独立操作模式，尽管不需要依靠组织的通 信来执行任务，但是缺乏全局控制使创建局部最佳情况变得容易。在这方面，基 于多个系统的优缺点构造了如图1所示的分层和分层的分布式工作计划控制系统 结构。 图一：分层递阶分布式任务规划控制体系结构 基于此，我们基于任务结构构建任务执行模型框架。其中，无人机根据指定 的信息在任务区域内找到目标，然后准确确定任务目标的位置并进行系统分析， 以确保对目标状态信息的连续监视。因此，传感器通常用于跟踪目标，并且由于 传感器本身的观察范围有限，因此有必要基于多架无人机的协同目标跟踪来实现 对目标信息的实时监控，以形成多UAV协作，如图2所示，跟踪多目标系统架构。 图二：多无人机协同跟踪多目标系统架构 2多无人机多目标分配控制体系结构 由于在无人机执行任务时任务目标分散，因此必须对无人机进行合理地分组 和分配以满足多个目标的跟踪要求。其中，特定无人机的数量和目标的分散特性 无法预先预测，任务目标可能会意外发生，因此必须考虑疏散区域的情况来选择 分配算法。在这方面，我们使用分层聚类算法来分析问题，但是由于分层聚类算 法不适用于地面静止或速度较慢的目标，因此我们需要在目标初始化状态下完成 所有对象的聚类。类，并通过层次聚类算法的变换来完成多个对象的合理分组。 基于此，仿真实验是基于多目标分层聚类算法的，该算法基于对五个无人机 系统进行跟踪六个目标（包括目标分离，目标组合和进入被遮挡区域的目标）的 数值模拟的结果。已经完成了。分层聚类算法具有一定的适用性，可以平滑解决 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 无人机任务规划系统研究及发展 作者：胡中华， 赵敏， Hu Zhonghua， Zhao Min 作者单位：南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016 刊名： 航天电子对抗 英文刊名：AEROSPACE ELECTRONIC WARFARE 年，卷(期)：2009,25(4) 被引用次数：3次 参考文献(13条) 1.朱剑佑无人机任务规划研究[期刊论文]-无线电工程 2007(12) 2.董世友.龙国庆网络环境下的基于Agent的多架无人机的任务规划系统[期刊论文]-弹箭与制导学报 2005(02) 3.Secrest BR Traveling salesman problem for surveillance mission using partieel swarm optimization 2003 4.O'Rourke KP.Bailey TG.Hill R Dynamic routing of unmanned aerial vehicles using reactive tabu search 2001(06) 5.Alighanbari M Task assignment algorithms for teams of UAVs in dynamic environments 2004 6.叶媛媛.闵春平.朱华勇基于整数规划的多UCAV任务分配问题研究[期刊论文]-信息与控制 2005(05) 7.霍霄华.陈岩.朱华勇多UCAV协同控制中的任务分配模型及算法[期刊论文]-国防科技学 2006(03) 8.李湘清.孙秀霞.王栋基于遗传算法的UCAV动态任务分配模型及研究[期刊论文]-系统仿真学报 2008(16) 9.张安.史志富.刘海燕基于贝叶斯优化算法的UCAV编队对地攻击协同任务分配[期刊论文]-电先与控制 2009(01) 10.Mac Kenzie DC Collaborative tasking of tightly constrained multi-robot missions 2003 11.Atkinson ML Contract nets for control of distributed agents in unmanned air vehicles[AIAA-2003-6532] 2003 12.苏菲.陈岩.沈林成基于蚁群算法的无人机协同多任务分配 2008 13.龙涛.沈林成.朱华勇面向协同任务的多分布式任务分配与协调技术[期刊论文]-自动化学报 2007(07) 本文读者也读过(7条) 1.张昉无人机任务规划技术研究[学位论文]2009 2.朱剑佑.ZHU Jian-you无人机任务规划研究[期刊论文]-无线电工程2007,37(12) 3.唐金国美军任务规划系统的现状、发展和关键技术[期刊论文]-军事运筹与系统工程2003(3) 4.高雨青.王国宏.曾安里.戴伟无人机任务规划系统[会议论文]-2008 5.董世友.龙国庆攻击型无人机任务规划系统浅析[期刊论文]-机器人技术与应用2004(6) 6.高晓静.智勇.陈晓峰无人机任务规划系统体系设计[期刊论文]-计算机系统应用2009,18(10) 7.宋敏.魏瑞轩.李霞.SONG Min.WEI Rui-xuan.LI Xia多无人机任务推演系统研究[期刊论文]-计算机工程2009,35(24) 引证文献(3条) 1.李红亮.曹延杰.宋贵宝反舰导弹协同任务规划系统研究[期刊论文]-飞航导弹 2012(9) 2.姚新无人机任务规划方法研究[期刊论文]-舰船电子工程 2011(9) 3.戴定川.盛怀洁.赵域无人机任务规划系统需求分析[期刊论文]-飞航导弹 2011(3) 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 2016年全国研究生数学建模竞赛A题 多无人机协同任务规划 无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一种具备自主飞行和独立执行任务能力的新型作战平台，不仅能够执行军事侦察、监视、搜索、目标指向等非攻击性任务，而且还能够执行对地攻击和目标轰炸等作战任务。随着无人机技术的快速发展，越来越多的无人机将应用在未来战场。 某无人机作战部队现配属有P01~P07等7个无人机基地，各基地均配备一定数量的FY系列无人机（各基地具体坐标、配备的无人机类型及数量见附件1，位置示意图见附件2）。其中FY-1型无人机主要担任目标侦察和目标指示，FY-2型无人机主要担任通信中继，FY-3型无人机用于对地攻击。FY-1型无人机的巡航飞行速度为200km/h，最长巡航时间为10h，巡航飞行高度为1500m；FY-2型、FY-3型无人机的巡航飞行速度为300km/h，最长巡航时间为8h，巡航飞行高度为5000m。受燃料限制，无人机在飞行过程中尽可能减少转弯、爬升、俯冲等机动动作，一般来说，机动时消耗的燃料是巡航的2~4倍。最小转弯半径70m。 FY-1型无人机可加载S-1、S-2、S-3三种载荷。其中载荷S-1系成像传感器，采用广域搜索模式对目标进行成像，传感器的成像带宽为2km（附件3对成像传感器工作原理提供了一个非常简洁的说明，对性能参数进行了一些限定，若干简化亦有助于本赛题的讨论）；载荷S-2系光学传感器，为达到一定的目标识别精度，对地面目标拍照时要求距目标的距离不超过7.5km，可瞬时完成拍照任务；载荷S-3系目标指示器，为制导炸弹提供目标指示时要求距被攻击目标的距离不超过15km。由于各种技术条件的限制，该系列无人机每次只能加载S-1、S-2、S-3三种载荷中的一种。为保证侦察效果，对每一个目标需安排S-1、S-2两种不同载荷各自至少侦察一次，两种不同载荷对同一目标的侦察间隔时间不超过4小时。 为保证执行侦察任务的无人机与地面控制中心的联系，需安排专门的FY-2型无人机担任通信中继任务，通信中继无人机与执行侦察任务的无人机的通信距离限定在50km范围内。通信中继无人机正常工作状态下可随时保持与地面控制中心的通信。 FY-3型无人机可携带6枚D-1或D-2两种型号的炸弹。其中D-1炸弹系某种类型的“灵巧”炸弹，采用抛投方式对地攻击，即投放后炸弹以飞机投弹时的速 精心整理 1. 无人机______是指根据无人机需要完成的任务、无人机的数量以及携带任务载荷的类型，对无人机制定飞行路线并进行任务分配。 A. 航迹规划 B. 任务规划 C. 飞行规划 答案:B. 2. 任务规划的主要目标是依据地形信息和执行任务环境条件信息，综合考虑无人机的性能、到达时间、耗能、威胁以及飞行区域等约束条件，为无人机规划出一条或多条自______的______，A. B. C. 答案 3. A. B. C. 答案4. A. B. C. 答案5. A. B. C. 答案6. A. B. C. 答案:C. 7. 动力系统工作恒定的情况下______限制了航迹在垂直平面内上升和下滑的最大角度。 A. 最小转弯半径 B. 最大俯仰角 C. 最大转弯半径 答案:B. 8. 无人机具体执行的飞行任务主要包括到达时间和进入目标方向等，需满足如下要求：______。 A. 航迹距离约束，固定的目标进入方向 B. 执行任务时间，进入目标位置 C. 返航时间，接近目标的飞行姿态 答案:A. 9.从实施时间上划分，任务规划可以分为______。 A.航迹规划和任务分配规划 B.航迹规划和数据链路规划 C.预先规划和实时规划 答案:C. 10.就任务规划系统具备的功能而言，任务规划可包含航迹规划、任务分配规划、数据链路规划和 系统保障与应急预案规划等，其中______是任务规划的主体和核心。 A.航迹规划 B.任务分配规划 C.数据链路规划 答案:A. 11. A. B. C. 答案 12. A. B. C. 答案 13. A. B. C. 答案 14. A. B. C.任务规划、返航规划和载荷分配 答案:A. 15.______包括携带的传感器类型、摄像机类型和专用任务设备类型等，规划设备工作时间及工作 模式，同时需要考虑气象情况对设备的影响程度。 A.任务规划 B.载荷规划 C.任务分配 答案:B. 16.______包括在执行任务的过程中，需要根据环境情况的变化制定一些通信任务，调整与任务控 制站之间的通信方式等。 A.链路规划 B.目标分配 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 目录 摘要..................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................... I I 目录.................................................................................................................... IV 第1章绪论. (1) 1.1 课题研究的背景和意义 (1) 1.2 国内外发展及研究现状 (1) 1.2.1 航路规划算法及评估的研究现状 (1) 1.2.2 航路修正的研究现状 (4) 1.3 论文主要研究工作和组织结构 (6) 第2章无人机航路规划威胁模型分析 (8) 2.1 引言 (8) 2.2 无人机航路规划约束的数学模型 (9) 2.2.1 最小航迹段长度 (9) 2.2.2 最大爬升/俯冲角 (9) 2.2.3 最大转弯角 (10) 2.2.3 最大航迹长度 (10) 2.2.5 最低飞行高度 (11) 2.3 无人机航路规划环境约束模型 (11) 2.3.1 地形环境模型 (11) 2.3.2 大气环境模型 (12) 2.4 无人机航路规划威胁源模型 (12) 2.4.1 雷达探测威胁源模型 (12) 2.4.2 电磁干扰威胁源模型 (13) 2.4.3 防空火炮威胁源模型 (14) 2.4.4 防空导弹威胁源模型 (15) 2.4.5 禁飞区威胁模型 (16) 2.5 本章小结 (16) 第3章无人机航路规划评估及修正方法 (17) 3.1 引言 (17) 3.2 典型的航路规划算法分析 (17) 3.2.1 遗传算法 (17) 3.2.2 蚁群算法 (18) 信息检索报告 题目：无人机协同航路规划 英文：Coordinated Path Planning of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) 一、分析研究课题 无人机航路规划是为了完成战术任务而做的计划,一般包括无人机的初始位置选取、任务目标的选择、飞行航路的确定、开始执行任务的时间地点、以及一些针对具体任务要考虑的问题,如是单机还是编队完成任务、有无支援力量、是否需要多批次执行等等。多机协同通常是多架无人机组成的团队进行联合作战的时候，每架无人机自己进行战术决策，并作为编队的一分子与编队成员协同达到高水平任务指标。除了要能自动规避威胁和障碍物外，还要避开团队中其他无人机以免发生碰撞，满足团队的其他要求。整个团队的航迹规划目标是在使团队代价最小的前提下，满足每架无人机威胁规避、不可飞区、燃料限制、团队要求（例如时间）、力学约束等条件，安全地飞到目标。下面通过信息检索工具，查找无人机协同航路规划面临的主要问题和现今研究的关键技术等，达到收集了解无人机协同航路规划知识的目的。 二、数据库或检索工具的选择 根据可提要求以及检索工具收录文献源的情况，本题选用了下列检索数据库。（1）中文文献信息数据库。中国知网中的期刊网、中国期刊网优秀博硕士学位论文全文数据库、维普中文期刊数据库、中国学位论文全文数据库、中国学术会议全文数据库、万方数字化期刊数据。 （2）外文文献信息数据库。EI数据库SCI数据库Springer LINK数据库。（3）专利文献信息数据库。国家知识产权局网站、美国专利商标局网站、欧洲专利局。 （4）标准文献信息数据库。中国知网标准数据库、万方标准数据库。 测绘型无人机系统任务规划与数据处理研究 发表时间：2017-11-09T20:07:36.890Z 来源：《基层建设》2017年第22期作者：曾丽廖成 [导读] 摘要：在测绘型无人机系统装备之前,测绘单位都处于有钡量,而无“摄影”的状态。在技术发展的早期阶段，航空摄影和视频测量的分离是不可避免的，也是合理的，然而长期的分离状态必然导致一个数字的长周期，高的生产成本。 广西壮族自治区地理国情监测院广西南宁市 530023 摘要：在测绘型无人机系统装备之前,测绘单位都处于有钡量,而无“摄影”的状态。在技术发展的早期阶段，航空摄影和视频测量的分离是不可避免的，也是合理的，然而长期的分离状态必然导致一个数字的长周期，高的生产成本。测绘无人机系统的出现有效地解决了这个问题。无人机遥感技术作为一种重要的空间数据采集手段，具有较长的电池寿命，视频实时传输，可用于高风险区域检测，以及低成本、灵活的优点，它是一种强大的卫星遥感和遥控遥感的补充，可以满足实时和高效的测量和测绘应急响应的需求。本文对测绘型无人机系统的任务规划和无人机遥感影像的处理技术进行了较深入的研究。 关键词：测绘型无人机；任务规划；航线；遥感 1前言 随着我国信息化建设和科学技术的不断进步和发展,无人机的研究发展在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、发射回收、生产制造和实际应用等诸多技术领域都有了长足的进步,已达到了实用化水平,无人机在测绘领域的广泛应用己成为必然趋势。在无人机遥感系统中,任务规划是其中的一个重要环节,合理的任务规划,能够节约飞行时间,保证获取数据量,提高任务完成的成功率和无人机回收的成功率。任务规划也是无人机遥感系统任务实施的重要基础,而无人机遥感影像处理是无人机遥感系统的核心内容。随着计算机技术、遥感科学技术的不断进步,针对不同测绘任务,获取影像的方式也逐渐多元化。 2任务规划系统的发展现状和趋势 无人机遥感系统离不开任务规划,任务规划系统最初起源于空间探索。目前在国内,较为成熟和定型的任务规划系统基本仅适用于直升机、有人战术飞机和巡航导弹系统开发的,在无人机领域里,任务规划技术及系统的研究尚处于预研阶段。虽然飞行器任务规划的基础理论、共性技术可以应用到无人机任务规划系统,但由于无人机任务规划系统具有的协同性、实时性和重规划等特殊性,已有的航空飞行器任务规划体系并不能适用于无人机的任务规划。无人机任务规划系统的发展离不开相关技术的支持,只有不断融合现代技术才能推动无人机任务规划系统功能的日益完善。人工智能技术、三维可视化工具、虚拟环境技术、海量数据存储和压缩技术、分布式技术以及智能人机接口技术等现代科技成果不断涌现,为无人机任务规划系统的发展提供了强大的技术支撑。广泛融合、应用这些新技术,已成为无人机任务规划系统的一个重要发展趋势。 3测绘型无人机系统任务规划的基本要素 3.1测绘型无人机系统的任务目标 测绘型无人机系统是以测绘应急保障为目的,其主要任务目标包括二个。 目标快速定位：通过预先设计的航线或者实时纠正的航线,使无人机到达指定目标区域并获取目标影像,处理后获得典型重要目标的空间地理坐标。 获取目标区域遥感数据：通过预先设计的航线,获取目标区域影像,通过后续软件处理制作正射影像图及其他相关成果。 3.2测绘型无人机系统任务规划的流程 测绘型无人机系统的每一次飞行都是为了完成特定的飞行任务,在接受任务后,对任务目标进行分析,确定任务目标后申请空域,勘选发射回收场地以及在综合考虑任务要求、无人机的油量、作业时间、气象、安全等各种约束条件的前提下,为无人机设计出最优或者最满意的飞行路线,以保证圆满的完成飞行任务,并安全返回。在设计飞行航迹的同时,应考虑飞行和回收时可能遇见的各种突发情况,设计应急处置方案,这就称之为测绘型无人机系统的任务规划。其中航线设计是任务规划的重点，通过合理的航线设计,可以缩短任务时间、节约燃油、快速获取目标区域数据。图1是任务规划的组成结构。 任务规划时,需要考虑任务的目标是什么、按照何种策略执行任务、何时到达、沿什么航线到达、任务模式是什么、任务计划是否需要修改、如何修改等问题。操作员通过任务规划软件,制定满足任务要求和相关飞行约束的任务飞行计划,并在任务过程中监控计划的执行,对部件失效、突发的威胁或目标、变更的任务要求等应急情况做出反应,并对任务计划进行适时地修改,以保证无人机的飞行安全及有效地实现任务目标。图2是任务规划的基本作业流程。 4测绘型无人机系统遥感影像处理的方法 4.1测绘型无人机系统遥感影像处理 1）在机载差分GPS系统和IMU的支持下,获取各摄站的坐标和姿态系统利用所获取的立体影像数据、辅助测量数据以及基础地理信息进行快速处理,生成和更新各类测绘信息产品。 2）在GPS系统支持下,但IMU数据精度不符合生产要求的情况下,可获取各摄站的坐标,解算姿态角元素。系统利用所获取的立体影像数据,从基础地理信息数据已测地形图或正射影像图中选取特征点作为已知控制点进行快速处理,生成和更新各类测绘信息产品。 3）在GPS和IMU均无法使用的情况下,系统在己有基础地理信息支持下,利用面阵数字相机所获取立体影像数据后,完全依赖摄影地区较 无人机任务分配综述 (沈阳航空航天大学自动化学院，沈阳110136)本文摘自《沈阳航空航天大学学报》摘要：任务分配是无人机完成军事任务的重要保证，是任务规划的重要组成部分，一直是无人机作战系统的重要研究课题。首先介绍了无人机任务分配的基本概念，然后分别从集中式分配、分布式分配和分层次分布式分配等研究方法对无人机任务分配进行了综述，最后分析了无人机任务分配的关键技术以及未来的发展趋势，分别从异构多类型无人机的协同任务分配、不确定条件下的任务分配、静态博弈、动态博弈、动态实时任务分配、多要素综合任务分配等方面说明了还需要进一步研究与解决的 关键问题。关键词：任务分配；集中式；分布式；分层次分布式无人机即由自己控制或者地面操作人员操控的无人驾 驶飞机[1-2]。随着科学技术的不断发展，战场形势的日趋严峻，无人机在现代战争中的作战优势越发明显，所以得到越来越多国家军事高层的青睐。任务分配是根据既定的目标把需要完成的任务合理地分派给系统中的组员，达到高效率执行任务、优化无人机系统的目的[3]。目前，学者们的研究重点是多架同构、异构无人机组成的无人机编队协同执行任务[4-12]。在编队中，每架无人机的性质、作用、有效载荷、作战能力等各方面都有差异，满足各种约束的条件下，最大 效率地将全部作战任务合理分配给无人机编队，使系统的各种性能指标尽可能达到极值，发挥无人机编队协同工作效能，这是无人机编队作战系统的重要研究课题。文献[5]探索了对不同种类的目标进行侦察、打击和评估任务时异构无人机的协同任务分配问题。对于侦察与评估任务中所得到的信息量，运用信息论中熵的变化量对其进行度量，把无人机对不同类型目标的打击能力简化为对目标的毁伤概率，同时把每个任务之间的关联性考虑在内，建立了异构多无人机协同任务分配模型。文献[6]归纳和总结了多无人机协同任务规划的国内外研究现状，重点总结了任务分配方法的常见模型和算法，对各种算法的优缺点进行了讨论，得出多智能体的市场机制类算法在空战中将有广泛的应用价值。文献[7]建立了以合同网协议和多智能体系统理论为基础的有人机/无人机编队 MAS(Multi-agent System,MAS)结构和基于投标过程的无人机任务分配模型。文献[8]在无人机协同多任务分配的研究中，运用了基于分工机制的蚁群算法进行求解，并给出了基于作战任务能力评估的问题解构造策略和基于作战任务代价的 状态转移规则，大幅度提升了算法的性能。文献[9]以异构类型多目标多无人机任务分配问题为原型，设计了一种基于时间窗的多无人机联盟组任务分配方法，此算法使用冲突消解机制来防止无人机实时任务分配过程中出现多机资源死锁，其次通过无人机两阶段任务联盟构成算法，组成了任务联盟，精选最新版2019年无人机理论完整题库500题(含标准答案)
无人机任务规划的基本概念
无人机路径规划算法与仿真
一种基于蚁群算法的无人机协同任务规划优化算法
AOPA最新理论题库第7章任务规划
无人机城市空间航线规划研究
无人机设计手册及主要技术
复杂环境下多目标多无人机协同任务规划
无人机任务规划系统研究及发展
使用Dubins路径和回旋曲线进行多个无人机的路径规划
多无人机协同任务规划(A题)
AOPA无人机任务规划练习测试题
无人机航路规划评估及修正方法研究
无人机航路规划 信息检索报告(终)
测绘型无人机系统任务规划与数据处理研究
无人机任务分配综述