【摘 要】
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随着科技的发展进步,无人机集群技术在医疗、测绘、表演、搜救等领域有着广泛的应用。其中,多无人机协同控制技术是研究的热门话题,能够有效提高无人机的自主化能力。路径规划是实现多无人机协同控制的关键,对提高无人机搜索、侦查监视、电子干扰等任务的执行效率具有重要意义。本文针对多无人机路径规划过程中的路径最优问题,提出了一种改进的狼群算法,并开发了用于多无人机路径规划的地面站系统,搭建了实验平台进行算法验证
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随着科技的发展进步,无人机集群技术在医疗、测绘、表演、搜救等领域有着广泛的应用。其中,多无人机协同控制技术是研究的热门话题,能够有效提高无人机的自主化能力。路径规划是实现多无人机协同控制的关键,对提高无人机搜索、侦查监视、电子干扰等任务的执行效率具有重要意义。本文针对多无人机路径规划过程中的路径最优问题,提出了一种改进的狼群算法,并开发了用于多无人机路径规划的地面站系统,搭建了实验平台进行算法验证。本文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,对多无人机路径规划系统需求进行分析,确定了无人机系统以及地面站系统方案设计。并根据无人机系统方案完成了无人机系统器件选型以及无人机底层软件方案设计。针对本系统需要实现的具体功能设计了系统总体技术方案,明确了系统中每个子系统需要实现的功能以及实现流程。其次,对狼群算法基本思想及原理进行分析,在基本狼群算法的基础之上,提出基于变搜索方向和自适应调节步长的改进狼群算法,给出改进狼群算法在多无人机路径规划中的实现流程,并利用仿真实验验证了改进狼群算法的性能。然后,根据地面站系统方案完成了多无人机地面站系统设计:通过设计的串口通信程序和自定义Mavlink通信协议实现了无人机系统和地面站系统的通信以及数据交互;通过设计的电子地图界面,实现了无人机轨迹和状态显示、路径规划算法参数设置、无人机起飞和降落控制等功能;通过设计的数据管理层界面,实现路径规划算法参数的保存与加载、无人机飞行数据下载等功能。最后,根据系统需求搭建了多无人机路径规划MATLAB仿真测试环境和硬件实验平台。对比分析了改进狼群算法和粒子群算法的多无人机路径规划效果。并基于PX4固件开发了无人机控制程序,在实物实验平台上验证了改进狼群算法的可行性。
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