基于加权voronoi图的航迹规划算法及可视化研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于加权Voronoi图的航迹规划算法及可视化研究作者姓名王升学科专业计算机软件与理论指导教师聂俊岚教授2015年5月中图分类号：TP391.9学校代码：10216UDC：004.92密级：公开工学硕士学位论文基于加权Voronoi图的航迹规划算法及可视化研究硕士研究生：王升导师：聂俊岚教授申请学位：工学硕士学科专业：计算机软件与理论所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-II-ADissertati

2、oninComputerSoftwareandTheoryRESEARCHONPATHPLANNINGMETHODANDVISUALIZATIONFORAIRCRAFTSBASEDONWEIGHTEDVORONOIMETHODByWangShengSupervisor:ProfessorNieJunlanYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于加权Voronoi图的航迹规划算法及可视化研究》，是本人在导师指导下，

3、在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于加权Voronoi图的航迹规划算法及可视化研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关

4、于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-摘要航迹规划是指飞行器根据自身性能及周围环境等约束条件，自动实现飞行任务的航迹搜索问题，在无人机应用越来越广泛的今天，受到来自各个国家的广泛关注。航迹规划算法一般只粗略考

5、虑雷达探测，地形因素等障碍体，以点集或者圆形集合对其进行拟合，而在现实世界中，障碍体边界拟合精确度、障碍体的时间空间约束会对航迹规划的结果产生较大的影响。因此，针对这些问题，本文从空域管制的角度，对于加权Voronoi图航迹规划算法提出了改进，对航迹规划可视化问题展开了以下几个方面的研究工作：首先，实现对于空域信息数据的提取，分析空域划设的具体形式，实现空域信息数据在计算机中的输入，设计空域信息数据的存储结构，根据障碍体的不同形状对空域信息数据按照不同数据格式进行输出。其次，根据障碍体的时间与高

6、度约束条件，提出考虑时间与空间约束的航迹代价函数；采取栅格化的方法对障碍体边界进行拟合，人为控制障碍体边界的精确度，提高航迹规划的安全性；分析Voronoi图与加权Voronoi图方法的不足，提出改进的加权Voronoi图的方法，获得航迹规划的初始航迹网络信息，通过Dijkstra算法获取一条符合航迹规划约束条件的航迹代价最小的规划航迹。再次，实现空域信息数据、航迹网络信息数据以及规划航迹的二维及三维可视化，实现基本的键盘和鼠标控制，并通过使用不同的颜色标记航迹的危险程度。最后，对于航迹规划的不

7、同情况设计了实验，并用图形、表格对航迹规划效果进行对比分析，实验验证了改进的加权Voronoi图的方法可以规划出一条较为安全合理的航迹。关键词：航迹规划；可视化；空域管制；改进的加权Voronoi图；栅格化；时间空间约束燕山大学工学硕士学位论文AbstractPathplanningforaircraftsreferstotheautomaticpathsearchproblemforflightswhichisbasedontheperformanceoftheaircraftsandthes

8、urroundingsaroundtheflights.Nowtheunmannedaerialvehiclebecomemoreandmorewidelyapplied,pathplanningproblemreceivedextensiveattentionfromvariouscountries.Generalpathplanningalgorithmswhichusepointorcirclesetstofittheboundaryofthebarriersincludingradard