基于Vega的无人机动态航迹规划模拟系统的设计与实现-计算机技术专业论文.docxVIP

Classified Index: TP391.9 U.D.C.: 681 Dissertation for the Master Degree in Engineering VEGA-BASED DYNAMIC PATH PLANNING FOR UAV SIMULATION SYSTEM DESIGN AND IMPLEMENTATION Candidate： Dong Yuxi Supervisor： Prof. Su Xiaohong Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Computer Technology Affiliation： School of Computer Science and Technology Date of Defence： June, 2013 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 摘 要 随着航空航天技术突飞猛进的发展，无人机在现代军事战争中的地位的不断 提高。航迹规划算法作为无人机自动导航的关键技术发挥着越来越大的作用，在 理论研究和实战应用都具有重大意义。 本文介绍了使用 Vega 三维视景仿真软件设计和实现无人机的动态航迹规划模 拟系统的过程。该系统具有如下功能：1）航迹规划：可以根据动态环境使用以快 速随机扩展树算法（RRT 算法）为代表的航迹规划方法在线实时规划出一条可行 的路径；2）动态模拟：模拟无人机按照规划出的路径飞行的过程，动态显示扩展 树的生成和更新，多角度观察无人机的飞行状态；3）航迹评估：通过系统的航迹 评估模块对算法规划出的航迹进行评估，并对算法进行评价，使模拟系统成为一 个在线的测试平台。 同时，针对 RRT 算法在采样时完全随机而导致随机树在生成过程中速度慢的 缺点，本文提出了两种改进方法对 RRT 算法进行优化，一种是加入概率因素选择 子目标点以减少随机扩展树无实际意义的节点的个数，更直接的向目标点扩展； 一种是分别从起点和终点进行扩展树的结构以充分利用已知的静态信息，减少找 到路径的时间。在随机地图的实验环境中对 RRT 算法和两种改进算法分别进行了 对比，在满足无人机的约束条件的情况下，算法的规划性能有所提高，并适用于 不同的应用环境。 关键字：无人机航迹规划；RRT 算法；动态模拟；航迹评估；Vega 仿真 Abstract With the rapid development of aerospace technology, UAV in the modern military warfare proves to be more and more important. As the key technology of automatic navigation, path planning algorithm is playing an increasingly large role in the theoretical study and practical applications. This paper describes the progress of designing and implementing the UAV path planning simulation system using Vega 3D visual simulation software. The system has following functions: 1. Flight path planning: the System uses Rapidly-Exploring Random Tree Algorithm to do online real-time planning and generate a feasible path based on the dynamic environment; 2. Dynamic Simulation: the UAV flights in accordance with the path in the simulate system and users can observe UAV flight status in multi-angle; 3. Track assessment: the system uses evaluation module to evaluate different algorithms, making the simulation system to be an online test platform.