基于优化粒子群算法的无人机航路规划

针对粒子群优化(PSO)算法的无人机(UAV)航路规划问题,引入惯性权重和自然选择对粒子群算法进行优化,以提高基本粒子群算法收敛速度,防止陷入局部最优.算法分析惯性权重对粒子群算法的影响,进而调整惯性因子,提高算法的搜索能力;利用自然选择的便利性和规律性等特点,更新粒子群算法的粒子;同时通过对无人机的可行航向进行限定,缩小搜索范围.仿真实验表明:基于粒子群优化算法的无人机航路规划不仅缩短了最优航路,而且提高了搜索速度.     

基于粒子群算法的无人机航路规划与建模仿真

研究无人机航路规划问题,解决基本粒子群算法易陷入局部最优、收敛速度慢长导致人机作航路规划效率低的难题.为了提高无人机航路规划效率,提出了一种基于改进粒子群算法的无人机航路规划方法.在无人机航路规划建模过程中,如果粒子失活,该算法对其进行相应的变异与微调,重新激活粒子,保证了粒子群体在进化过程中具有较强的活力,能够快速逃逸出局部极值点,这样就以较快收敛速度找到最优航路.最后用改进的粒子群算法对无人机任务航路进行了仿真,仿真结果表明,相对于基本粒子群算法,该方法避免了陷入局部最优,并缩短了搜索时间,航路规划效率明显提高.该算法是一种有效的无人机航路优化算法.     

基于改进遗传蚁群算法的无人机航路规划

研究无人机航路,要在有限的时间内规划出最优路径.因此航路规划问题本质是多约束条件下函数求极值的优化问题,为了避免局部最优、减少计算时间是目前航路规划的关键技术.针对常用的规划算法存在收敛速度慢且易陷入局部最优这-问题,提出了一种改进的遗传蚁群算法.遗传算法阶段给出了一种小变异和引入新种群算子,维持了较优种群的多样性,蚁...     

基于改进粒子群算法的反舰导弹航路规划研究

针对飞行器航路规划问题,提出了一种改进粒子群算法.在标准粒子群算法的基础上,对惯性权重系数进行了非线性的调整,对学习因子进行线性和非线性的优化,并引入遗传算法中的交叉算子,将较好粒子与较差粒子进行交叉,保证了种群的多样性,从而提高算法的全局搜索能力.为了验证算法的可行性与有效性,对其进行仿真测试.实验结果表明,与标准粒子群算法、线性惯性权重相比,改进的粒子群算法表现出较强的全局搜索能力和较好的收敛性.     

QPSO在无人机侦察航路规划中的应用研究

对于侦察区内的防空威胁和目标分布情况,对飞行航路预先规划,可以减小被敌方发现和飞行距离,从而显著提高UAV侦察效率.在研究了粒子群算法的基础上,提出了具有量子行为的粒子群算法,并首次将该算法应用于无人机航路规划.目标函数主要考虑地面防空威胁与飞行距离这两个主要因素,并给出了航路规划的方法和步骤,该算法很好的解决了粒子群算法局部极值问题.实验结果表明,QPSO算法收敛快,得到的侦察航路较优,且很好的对威胁进行回避,能有效满足无人机飞行任务规划的要求.     

面向无人机三维航迹规划的改进粒子群优化算法

基本粒子群算法在求解问题维数增多时陷入局部解的可能性增大,提出了一种结合模糊C均值(FCM)算法的改进粒子群算法。FCM算法分类停止后,采用轮盘赌法确定每个粒子所属的类,将粒子群算法速度更新公式中的所有粒子所经历的历史最优位置改为类内粒子的当前(本次迭代中的)最优位置,将改进算法用于无人机三维路径规划仿真实验,仿真结果表明:改进算法显著提高了基本粒子群算法的全局寻优能力与算法在最优解附近的寻优精度,成功得到了一条合理有效的路径。     

人工蜂群算法的无人机航路规划与平滑

航路规划是无人机(UAV)作战任务规划系统的关键组成部分,目标是在适当的时间内为UAV计算出最优或次最优的飞行航路.人工蜂群(ABC)算法是一种最新发展的模拟昆虫王国中蜜蜂群体寻找优良蜜源的群体智能优化算法.采用人工蜂群算法完成无人机的平滑航路规划,首先阐述了人工蜂群算法的基本原理,然后将无人机航路规划问题通过建模转换成为一个多维函数优化问题,利用人工蜂群算法的优势,找到多维函数的最优解,最后对优化后的航路进行了平滑,使UAV对规划后的航路可飞.仿真实验结果表明,此方法可有效规划出航路,且所规划的航路可飞.     

基于BQPSO的潜水器路径规划算法

在栅格法的自治水下机器人离散工作空间基础上,提出一种基于二进制编码的量子粒子群(BQPSO)算法求解自治水下机器人路径规划问题。该算法将路径表示为粒子位置的二进制编码,以路径长度为适应值,引入交叉策略避免陷入局部最小。仿真实验表明,BQPSO算法可以进行有效的自治水下机器人路径避障。     

无人布雷机航路规划仿真系统设计与实现

用文化基因算法求解无人布雷机航路规划问题,设计无人布雷机的航路规划仿真系统。以粒子群优化算法为主搜索策略,利用单向信息共享机制提高收敛速度。采用模拟退火的方法进行局部修正,以减小局部极值的影响。利用Visual C++中MFC编制OpenGL程序的方式模拟飞行过程,通过Matlab中的GUI建立三维航路规划系统仿真平台,实现三维航路可视化。     

基于综合改进RRT算法的无人机三维航路规划

针对复杂飞行环境下的无人机三维航路规划问题,提出了一种基于快速扩展随机树(RRT)的综合改进航路规划算法.根据实际复杂任务环境,建立三维任务空间模型,并考虑无人机性能约束;通过引入基于概率的启发式策略引导节点扩展方向,加人贪婪策略提高终点扩展方向节点生长速度;提出动态引力步长策略在保证节点搜索概率完备性的同时,降低节点扩展方向的随机性;设计平滑度优化方法改善规划航路曲折问题.仿真结果表明,综合改进RRT算法整体性能较好,具有良好的避障特性.     

基于改进遗传算法的无人机路径规划

针对传统遗传算法收敛速度慢、容易陷入局部最优、规划路径不够平滑、代价高等问题,提出了一种基于改进遗传算法的无人机(UAV)路径规划方法,该算法对遗传算法的选择算子、交叉算子和变异算子进行改进,从而规划出平滑、可飞的路径.首先,建立适合UAV田间信息获取的环境模型,并考虑UAV的目标函数与约束条件以建立适合本场景的更为复...     

无人机三维航迹规划方法研究

航迹规划算法是无人机关键技术之一,同时也是任务规划系统（Mission Planning System）核心之一。针对固定目标规划问题,提出一种voronoi图改进算法和动态稀疏A*算法融合的三维航迹规划方法。该方法针对固定威胁目标,通过改进voronoi图规划算法快速求解二维航迹路径,然后在该路径参考下,用动态稀疏A*算法求解符合无人机飞行动力学约束的三维航迹。试验表明,该算法比动态稀疏A*算法规划速度快,并保证了航迹最优性。     

固定翼无人机在线航迹规划方法

在不确定环境下,针对固定翼无人机（UAV）航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域控制的模糊粒子群优化算法与改进人工势场法相结合的在线航迹规划方法。首先,对凸多边形障碍物进行最小外接圆拟合;然后,根据静态威胁,将规划问题转化为一系列时域窗口内的在线子问题,利用模糊粒子群算法实时优化求解以实现静态避障;当环境中存在动态威胁时,使用改进人工势场法对航迹进行调整完成动态避障。为了满足固定翼无人机的动态约束,同时提出固定翼UAV的碰撞检测法,可提前判断障碍物是否为真正威胁源,以此减少转弯频率和幅度,降低飞行代价。仿真实验结果表明,所提方法在固定翼UAV航迹规划中能有效提升规划速度、稳定性与实时避障能力,且克服了传统人工势场容易陷入局部最优的缺点。     

无人机载荷航拍控制系统设计

针对无人机(UAV)遥感航拍过程中相机载荷参数自动化控制与飞行航迹实时跟踪的问题,提出一种能自动完成相机载荷控制与航拍控制的设计方案.首先,系统根据实验要求实时获取所在地理位置信息及环境预判信息,再根据相机控制参数表进行参数编码;然后,通过通信口发送自定义协议指令集给硬件控制电路,完成相机载荷参数设置并进行拍摄,同时航迹规划软件实时记录飞行轨迹地理坐标信息.系统设计使硬件控制平台和软件数据处理相结合,实现软硬协同控制.经无人机飞行验证,与单一参数航拍控制模式相比,该系统能根据不同的拍摄环境和拍摄场景进行相机参数的自动化控制与飞行轨迹实施跟踪.     

无人机图像拼接算法综述

无人机图像拼接是一个日益受到关注的研究领域,已经成为了照相绘图学、计算机图形学等研究的热点。首先给出了无人机图像拼接的一般步骤,重点归纳了三种特色鲜明的配准算法,然后简单阐述了图像融合的步骤和算法,最后通过归纳分析选定了适合无人机图像拼接的算法,并且展望了该领域的前景。     

An improved constrained differential evolution algorithm for unmanned aerial vehicle global route planning

This paper formulates the global route planning problem for the unmanned aerial vehicles (UAVs) as a constrained optimization problem in the three-dimensional environment and proposes an improved constrained differential evolution (DE) algorithm to generate an optimal feasible route. The flight route is designed to have a short length and a low flight altitude. The multiple constraints based on the realistic scenarios are taken into account, including maximum turning angle, maximum climbing/gliding slope, terrain, forbidden flying areas, map and threat area constraints. The proposed DE-based route planning algorithm combines the standard DE with the level comparison method and an improved strategy is proposed to control the satisfactory level. To show the high performance of the proposed method, we compare the proposed algorithm with six existing constrained optimization algorithms and five penalty function based methods. Numerical experiments in two test cases are carried out. Our proposed algorithm demonstrates a good performance in terms of the solution quality, robustness, and the constraint-handling ability.     

基于改进人工蜂群算法的多无人作战飞机协同航迹规划

针对多无人作战飞机(UCAV)航迹规划约束条件复杂、不确定因素多、实时性要求高的特点,提出一种基于改进的人工蜂群算法求解多UCAV协同航迹规划模型。首先构建战场空间的改进Voronoi图生成航迹优化可飞区域;然后采用混沌搜索算法来初始化航迹集合作为算法的蜜源,使其初始航迹集合能以有限的数据充分表示航迹优化可飞区域;最后对多UCAV在多种威胁环境下的航迹空间寻优进行仿真验证。仿真结果证明改进的人工蜂群算法提高了蜜源多样性和算法的收敛速度,增强了UCAV的动态战场适应能力和突发威胁应对能力。     

基于带电粒子搜索的无人潜航器航路规划方法

针对无人潜航器（UUV）在复杂环境、多约束条件下航路规划过程耗时长、占用空间大等问题,提出了基于带电粒子搜索（CSS）的航路规划方法。首先,建立UUV航路规划问题模型,设计代价函数;然后,给出了基于CSS的航路规划方法,带电粒子在搜索空间中会受到其他带电粒子电场力的作用进而迭代寻优;另外,提出了一种非线性调整速度与加速度参数的方法,通过该方法有效地平衡全局搜索与局部搜索过程,避免算法的早熟收敛。最后,通过对比实验从规划航路的质量和算法耗时两个角度将所提方法与A^*算法、蚁群算法、粒子群航路规划方法进行对比。实验结果表明该方法在保证规划出的航路质量的同时,具有更快的收敛速度、更低的时间复杂度。     

低小慢无人机降落野外场景识别方法

针对低小慢无人机野外飞行场景复杂自主降落场景识别问题,提出了一种融合局部金字塔特征和卷积神经网络学习特征的野外场景识别算法。首先,将场景分为4×4和8×8块的小场景,使用方向梯度直方图（HOG）算法提取所有块的场景特征,所有特征首尾连接得到具有空间金字塔特性的特征向量。其次,设计一个针对场景分类的深度卷积神经网络,采用调优训练方法得到卷积神经网络模型,并提取深度网络学习特征。最后,连接两个特征得到最终场景特征,并使用支持向量机（SVM）分类器进行分类。所提算法在Sports-8、Scene-15、Indoor-67以及自建数据集上较传统手工特征方法的识别准确率提高了4个百分点以上。实验结果表明,所提算法能有效提升降落场景识别准确率。     

基于MAVLink协议的无人机系统安全通信方案

MAVLink是一种应用于无人机（UAV）与地面站（GCS）之间的轻量级通信协议,它定义了一组包括UAV状态和GCS控制命令的UAV与GCS交互的双向消息。针对MAVLink协议缺乏足够的安全机制,存在可能导致严重威胁和隐患的安全漏洞的问题,提出了一种基于MAVLink协议的UAV系统安全通信方案。首先,UAV持续交替广播连接请求。然后,GCS向UAV发送公钥,双方利用DH算法进行密钥协商计算出共享密钥,并使用AES算法对MAVLink消息包进行加密通信,完成身份认证;若UAV在规定时间内未收到GCS发送的公钥或对MAVLink消息包解密错误则主动断开连接,更新公钥后重新广播连接请求。另外,针对UAV系统存在被恶意篡改的安全问题,在启动引导时对UAV系统固件进行了自校验。最后,基于形式化验证工具UPPAAL证明了所提方案具有活性、可连接性以及连接唯一性,并对UAV PX4 1.6.0与GCSQgroundControl3.5.0的通信过程进行抓包测试。结果表明,所提的UAV系统安全通信方案能够防止在UAV与GCS通信过程中存在的恶意窃听、篡改消息、中间人攻击等恶意攻击,并且对UAV性能影响较小,较好地解决了MAVLink协议存在的安全漏洞。