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Hybrid gradient vector fields for path-following guidance
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作者 Yi-yang Zhao Zhen Yang +4 位作者 Wei-ren Kong Hai-yin Piao Ji-chuan Huang Xiao-feng Lv De-yun Zhou 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期165-182,共18页
Guidance path-planning and following are two core technologies used for controlling un-manned aerial vehicles(UAVs)in both military and civilian applications.However,only a few approaches treat both the technologies s... Guidance path-planning and following are two core technologies used for controlling un-manned aerial vehicles(UAVs)in both military and civilian applications.However,only a few approaches treat both the technologies simultaneously.In this study,an innovative hybrid gradient vector fields for path-following guidance(HGVFs-PFG)algorithm is proposed to control fixed-wing UAVs to follow a generated guidance path and oriented target curves in three-dimensional space,which can be any combination of straight lines,arcs,and helixes as motion primitives.The algorithm aids the creation of vector fields(VFs)for these motion primitives as well as the design of an effective switching strategy to ensure that only one VF is activated at any time to ensure that the complex paths are followed completely.The strategies designed in earlier studies have flaws that prevent the UAV from following arcs that make its turning angle too large.The proposed switching strategy solves this problem by introducing the concept of the virtual way-points.Finally,the performance of the HGVFs-PFG algorithm is verified using a reducedorder autopilot and four representative simulation scenarios.The simulation considers the constraints of the aircraft,and its results indicate that the algorithm performs well in following both lateral and longitudinal control,particularly for curved paths.In general,the proposed technical method is practical and competitive. 展开更多
关键词 Unmanned aerial vehicle(UAV) Path-following guidance(PFG) Hybrid gradient vector field(HGVF) Switching strategy
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视场角限制下的攻击时间和角度三维矢量制导律设计
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作者 熊天昊 王长元 +2 位作者 张科 苏雨 郭正玉 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第4期49-56,共8页
为了提高导弹精确打击目标的能力,控制攻击时间和攻击角度三维制导问题在实际应用中具有重要的意义。针对这一问题,本文基于三维矢量制导模型提出了一种视场角约束下的攻击时间和攻击角度控制律。首先,通过将平面矢量制导律扩展至三维空... 为了提高导弹精确打击目标的能力,控制攻击时间和攻击角度三维制导问题在实际应用中具有重要的意义。针对这一问题,本文基于三维矢量制导模型提出了一种视场角约束下的攻击时间和攻击角度控制律。首先,通过将平面矢量制导律扩展至三维空间,提出了一种三维矢量攻击角度约束制导律;其次,在上述制导指令的拦截分量中引入剩余时间偏置项,设计了一种在视场角约束下的三维矢量制导律,并进行了稳定性分析。保证导弹能在视场角约束的条件下,以期望的攻击时间和角度击中目标,并且误差均小于0.01;最后,通过数值模拟验证了所设计制导律的正确性和有效性。 展开更多
关键词 导弹 矢量制导律 视场角限制 攻击时间约束 攻击角度约束 耦合非线性
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基于矢量场制导法和模型预测控制的船舶路径跟踪与避碰
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作者 何宇 欧阳子路 +2 位作者 邹璐 陈伟民 邹早建 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1644-1653,共10页
为提高船舶路径跟踪和避碰效果,提出了一种基于矢量场制导法的模型预测控制方法.首先,采用矢量场制导算法将船舶的路径跟踪和船舶避碰问题转换为航向控制问题;然后,采用一阶Nomoto响应模型作为模型预测控制的动力学模型,考虑船舶的舵角... 为提高船舶路径跟踪和避碰效果,提出了一种基于矢量场制导法的模型预测控制方法.首先,采用矢量场制导算法将船舶的路径跟踪和船舶避碰问题转换为航向控制问题;然后,采用一阶Nomoto响应模型作为模型预测控制的动力学模型,考虑船舶的舵角输入受限问题,引入干扰观测器对模型误差项和环境扰动进行补偿,并应用Lyapunov理论证明了所设计的路径跟踪控制系统的稳定性;最后,设计了基于矢量场制导法的避碰策略,使船舶在路径跟踪的过程中同时完成自主避碰.仿真计算结果表明,开发的方法可以使船舶在波浪干扰作用下准确地跟踪目标路径并有效实现避碰. 展开更多
关键词 船舶路径跟踪 避碰 模型预测控制 矢量场制导法 干扰观测器
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速度矢量场二阶滑模无人艇引导律
4
作者 温锦元 黄宴委 《华侨大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期324-331,共8页
针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_(e))模型,设计基于航速(V_(g))的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶... 针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_(e))模型,设计基于航速(V_(g))的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶滑模面设计一种速度矢量场二阶滑模无人艇引导律,并考虑未知扰动因素Δ分析速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的稳定性。仿真结果表明:相比于经典矢量场,速度矢量场有效实现航速V_(g)越快,航向角变化率越小,矢量场越平缓,提高了USV航行安全性和稳定性;基于速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的路径跟踪控制系统鲁棒性更强,路径跟踪准确度更高,能够较好地完成路径跟踪。 展开更多
关键词 无人水面艇 矢量场引导律 路径跟踪 滑模控制
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基于机器视觉的机器人避障算法研究
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作者 蓝仁稳 《自动化应用》 2024年第13期32-34,共3页
为了解决机器人在自主导航中避障能力有限的问题,采用YOLOv5s目标检测模型来实现障碍物视觉感知。随后,将视觉感知算法获取的障碍物二维坐标和深度相机的深度值结合,形成实时导航信息。在避障方面,提出了自适应修正导航矢量场算法,以实... 为了解决机器人在自主导航中避障能力有限的问题,采用YOLOv5s目标检测模型来实现障碍物视觉感知。随后,将视觉感知算法获取的障碍物二维坐标和深度相机的深度值结合,形成实时导航信息。在避障方面,提出了自适应修正导航矢量场算法,以实现自主导航功能。通过在基于AirSim的仿真平台上的验证,结果显示避障成功率可达94%,表明该算法能够增强机器人的感知能力并提高其避碰性能。 展开更多
关键词 机器视觉 避障 AirSim YOLOv5s 自适应修正导航矢量场
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无人机自主空中加油会合编队控制方法 被引量:1
6
作者 蔡云鹏 任斌 +2 位作者 王大勇 王延祥 王宏伦 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第11期19-25,共7页
针对无人机自主空中加油过程中加油机、受油机会合编队问题,基于Lyapunov导航向量场(LGVF)和一致性理论设计了一种编队控制方法。首先,建立了无人机编队模型,包括通信拓扑模型和编队几何模型,并在此基础上定义了多无人机系统的协同变量... 针对无人机自主空中加油过程中加油机、受油机会合编队问题,基于Lyapunov导航向量场(LGVF)和一致性理论设计了一种编队控制方法。首先,建立了无人机编队模型,包括通信拓扑模型和编队几何模型,并在此基础上定义了多无人机系统的协同变量;接着,设计了期望的加油轨迹,并基于Lyapunov导航向量场方法设计了加油机(编队参考点)的飞行控制律;然后,根据加油机的位置、速度信息,基于一致性理论设计了加、受油机会合编队控制方法,并分析了该方法的稳定性;最后,进行了数字仿真,表明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 自主空中加油 无人机编队 Lyapunov导航向量场 一致性理论
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基于方向引导的智能车VFH+路径规划算法研究 被引量:2
7
作者 朱茂飞 贺晨辰 +2 位作者 张春鹏 吴琼 朱守力 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2023年第7期2090-2095,共6页
针对矢量场直方图(VFH+)算法在路径规划过程中容易陷入环境死区,生成的路径不能满足车辆运动学限制的问题,提出方向引导的VFH+路径规划算法。首先在双向快速随机树(Bi-RRT)节点扩展中引入车辆的运动学约束,在去除路径冗余节点的基础上,... 针对矢量场直方图(VFH+)算法在路径规划过程中容易陷入环境死区,生成的路径不能满足车辆运动学限制的问题,提出方向引导的VFH+路径规划算法。首先在双向快速随机树(Bi-RRT)节点扩展中引入车辆的运动学约束,在去除路径冗余节点的基础上,使用三次B样条曲线得到平滑引导路径。其次,在VFH+算法中引入车辆的最大转角约束与引导路径的离散点方向,来限制VFH+的候选方向范围,并修改代价函数获取合适的前进方向。最后,在MATLAB软件上进行算法的仿真对比以及基于ROS平台的实验验证。结果表明,改进后的VFH+算法能够在满足车辆运动学约束的情况下,生成一条避开环境死区的有效路径。 展开更多
关键词 路径规划 双向快速扩展随机树 矢量场直方图 转角约束 方向引导 智能车辆
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面向机动目标跟踪的无人机横侧向制导规律 被引量:3
8
作者 王树磊 魏瑞轩 +1 位作者 郭庆 蔚文杰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期803-809,共7页
现有的standoff跟踪制导方法在进行机动目标跟踪时不能同时满足响应速度和稳态精度的要求.对用于航路跟踪的参考点制导法(RPG,Reference Point Guidance)进行改进,推导了无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)在跟踪机动目标时的横侧向... 现有的standoff跟踪制导方法在进行机动目标跟踪时不能同时满足响应速度和稳态精度的要求.对用于航路跟踪的参考点制导法(RPG,Reference Point Guidance)进行改进,推导了无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)在跟踪机动目标时的横侧向制导规律.采用二阶非线性微分方程对UAV和目标相对距离的调节过程进行建模,在此基础上分析了改进后RPG的渐近稳定性.仿真结果表明,相比Lyapunov向量场(LVFG,Lyapunov Vector Field Guidance)和模型预测控制(MPC,Model-based Predictive Control)的制导方法,改进RPG的跟踪误差和时间乘以误差绝对值积分(ITAE,Integrated Time Absolute Error)指标均优于LVFG和MPC.因此,所提制导规律能够对机动目标的运动进行有效补偿,并具有更快的响应速度、更高的稳态精度和较好的实时性. 展开更多
关键词 无人机 standoff跟踪 制导 非线性 渐近稳定性 参考点制导法 Lya-punov向量场
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无人艇自适应路径跟踪控制方法设计与验证 被引量:1
9
作者 文元桥 陶威 +3 位作者 周杰 周阳 杨吉 肖长诗 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期512-518,共7页
针对航行环境变化下的无人水面艇路径跟踪控制问题,本文设计了一种基于特征模型的全系数自适应控制算法和矢量场(VF)制导算法的无人水面艇(USV)自适应路径跟踪控制器。采用特征建模方法建立了无人水面艇的特征模型,并结合电机输入指令... 针对航行环境变化下的无人水面艇路径跟踪控制问题,本文设计了一种基于特征模型的全系数自适应控制算法和矢量场(VF)制导算法的无人水面艇(USV)自适应路径跟踪控制器。采用特征建模方法建立了无人水面艇的特征模型,并结合电机输入指令和差分GPS、电子罗经的数据实现对USV特征模型参数的在线计算;依据全系数自适应控制理论设计了无人水面艇艏向和速度协同控制器,并根据在线辨识特征模型参数在线调节控制器的参数;采用VF制导算法设计并实现无人水面艇的自适应路径跟踪控制器。通过Gazebo仿真软件进行仿真实验与武汉理工大学“iNav-IV”型无人水面艇实船实验,验证了该方法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 无人水面艇 特征模型 全系数自适应控制 路径跟踪 矢量场制导 积分瞄准线
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基于tau矢量场制导的多无人机协同standoff跟踪方法 被引量:6
10
作者 杨祖强 方舟 李平 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期984-992,共9页
针对有时间约束的多无人机(UAV)协同standoff跟踪需求,研究基于四维矢量场的多UAV协同制导方法.利用本征tau-G制导策略能够依照期望时间对各运动状态进行同步规划的特性,构建tau制导矢量场,并在此基础上提出综合性多UAV协同standoff跟... 针对有时间约束的多无人机(UAV)协同standoff跟踪需求,研究基于四维矢量场的多UAV协同制导方法.利用本征tau-G制导策略能够依照期望时间对各运动状态进行同步规划的特性,构建tau制导矢量场,并在此基础上提出综合性多UAV协同standoff跟踪方法.该方法用tau矢量场导引各UAV的位置在期望时间准确收敛于目标圆,利用tau-G策略调整UAV之间的相位间隔,应用序列二次规划对跟踪参数进行优化,并采用人工势场法进行协同避碰避障.仿真结果表明,基于tau矢量场制导的协同standoff跟踪方法计算负荷低,跟踪偏差小、制导策略可飞性好,飞行安全性高,能够更好地满足多UAV协同standoff跟踪的应用需求. 展开更多
关键词 广义tau理论 tau矢量场制导 standoff跟踪 多机协同
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基于修正导航向量场的AUV自主避障方法 被引量:12
11
作者 姚鹏 解则晓 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期1670-1680,共11页
针对复杂海洋环境下的自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)三维避障问题,本文提出了一种高效的修正导航向量场方法.构建自由空间下的初始导航向量场,引导AUV以最短路径向目标点航行.定义修正矩阵来量化描述障碍物对初始... 针对复杂海洋环境下的自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)三维避障问题,本文提出了一种高效的修正导航向量场方法.构建自由空间下的初始导航向量场,引导AUV以最短路径向目标点航行.定义修正矩阵来量化描述障碍物对初始导航向量场的影响,得到障碍空间下的修正导航向量场,使得AUV向目标点航行的同时躲避静态障碍.通过结合障碍物运动速度,分别构建相对初始导航向量场与相对修正导航向量场,并采取有限时域推演与调整策略,最终引导AUV安全躲避动态障碍.仿真结果表明,本方法能较好地应用于复杂海洋环境下的AUV避障任务. 展开更多
关键词 自治水下机器人 三维避障 初始导航向量场 修正导航向量场
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欠驱动飞艇三维路径跟踪控制 被引量:1
12
作者 王欣欣 左宗玉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1463-1473,共11页
针对欠驱动飞艇的路径跟踪控制问题,提出了一种基于制导向量场的三维路径跟踪控制方法.首先,引入向量场理论.接着基于牛顿–欧拉方程建立欠驱动飞艇动力学模型.基于所提模型和向量场理论构造制导向量场以获得期望姿态角和期望速度.然后... 针对欠驱动飞艇的路径跟踪控制问题,提出了一种基于制导向量场的三维路径跟踪控制方法.首先,引入向量场理论.接着基于牛顿–欧拉方程建立欠驱动飞艇动力学模型.基于所提模型和向量场理论构造制导向量场以获得期望姿态角和期望速度.然后结合反步法和PD控制设计路径跟踪控制器,用指令滤波器对控制器设计过程中虚拟控制的导数进行估计,避免了复杂的解析计算.所设计的控制器是由制导向量场子系统、姿态稳定环和速度跟踪环组成的内外环结构.稳定性分析证明了飞艇的路径跟踪误差最终一致有界.最后仿真结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 制导向量场 路径跟踪 欠驱动飞艇 反步法 指令滤波器
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基于矢量场法的无人机三维路径跟踪控制 被引量:2
13
作者 颜宗渊 王道波 +2 位作者 王博航 周晨昶 姜燕 《机械与电子》 2021年第10期50-56,共7页
为实现固定翼无人机自主跟踪预定的三维路径,提出了一种基于矢量场法的三维路径跟踪算法。建立了固定翼无人机的运动学模型,并介绍了用于三维路径跟踪的矢量场法,分别推导得出了直线路径和螺旋线路径跟踪所需的期望速度矢量,得到跟随路... 为实现固定翼无人机自主跟踪预定的三维路径,提出了一种基于矢量场法的三维路径跟踪算法。建立了固定翼无人机的运动学模型,并介绍了用于三维路径跟踪的矢量场法,分别推导得出了直线路径和螺旋线路径跟踪所需的期望速度矢量,得到跟随路径所需的期望航向角和航迹角,为无人机横向通道控制和纵向通道控制提供输入,将无人机引导到预定的轨迹上。此外,针对航段切换问题,提出了一种基于圆角几何的切换策略,采用螺旋线来拟合相邻航段,根据无人机是否通过半平面作为切换准则,实现无人机平滑过渡相邻航段。通过仿真实验评估该算法在不同初始条件下的性能,结果表明该方法能使无人机跟踪预定的三维路径,且具有良好的跟踪性能。 展开更多
关键词 固定翼无人机 路径跟踪 矢量场法 制导律算法
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向量场方法无人直升机轨迹跟踪控制
14
作者 项林杰 袁锁中 +1 位作者 戴文正 周鑫 《中国测试》 CAS 北大核心 2014年第6期91-94,共4页
为实现无人直升机自主跟踪预定轨迹,根据无人直升机的位置和航向信息,提出一种基于向量场的无人直升机轨迹跟踪制导方法。该方法依据地面轨迹航向误差和侧偏距误差渐进为零设计制导律,可用于直线和圆弧轨迹的跟踪。仿真结果表明该方法... 为实现无人直升机自主跟踪预定轨迹,根据无人直升机的位置和航向信息,提出一种基于向量场的无人直升机轨迹跟踪制导方法。该方法依据地面轨迹航向误差和侧偏距误差渐进为零设计制导律,可用于直线和圆弧轨迹的跟踪。仿真结果表明该方法能使无人直升机成功跟踪预定轨迹,且具有良好的跟踪性能。 展开更多
关键词 无人直升机 轨迹跟踪 向量场 制导律
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基于空间两点的视觉自主着陆导引算法设计
15
作者 魏祥灰 唐超颖 王彪 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期357-365,共9页
为提高无人机着陆效率,从着陆速度向量场和导引律设计两方面研究改进。首先,基于椭圆设计速度向量场,实现飞行路程更短、机动性能要求更低的着陆轨迹。然后,基于像素坐标系与机体坐标系的关系,设计无人机的航迹方位角指令;以椭圆切线方... 为提高无人机着陆效率,从着陆速度向量场和导引律设计两方面研究改进。首先,基于椭圆设计速度向量场,实现飞行路程更短、机动性能要求更低的着陆轨迹。然后,基于像素坐标系与机体坐标系的关系,设计无人机的航迹方位角指令;以椭圆切线方向为参考,结合合作矢量特征,设计航迹倾斜角指令;利用图像信息,设计速度大小指令。最后,理论比较了传统轨迹与提出轨迹对方向机动性性能的要求,给出了轨迹参数与无人机方向机动性性能的关系。利用Simulink搭建系统仿真平台,计算满足要求的合作矢量特征。结果表明,无人机以曲线轨迹准确软着陆到目标,满足实际运用的需要。 展开更多
关键词 垂直起降无人机(VTOL UAV) 自主着陆 视觉导引律 速度向量场 方向机动性能
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基于双偶极向量场的欠驱动无人船目标跟踪制导方法 被引量:4
16
作者 初庆栋 尹羿博 +3 位作者 龚小旋 刘陆 王丹 彭周华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期32-37,共6页
[目的]为改进欠驱动无人船(USV)目标跟踪制导的暂态控制性能,提出一种基于双偶极向量场的目标跟踪制导方法。[方法]首先,根据双偶极向量场原理,设计欠驱动USV艏摇角速度和前向速度导引律。然后,通过稳定性分析,证明控制系统是有界稳定... [目的]为改进欠驱动无人船(USV)目标跟踪制导的暂态控制性能,提出一种基于双偶极向量场的目标跟踪制导方法。[方法]首先,根据双偶极向量场原理,设计欠驱动USV艏摇角速度和前向速度导引律。然后,通过稳定性分析,证明控制系统是有界稳定的。最后,经仿真和实验验证所提方法的有效性。[结果]结果表明,控制系统能够使USV跟踪位置收敛到目标点附近的邻域内,不仅跟踪轨迹更光滑,暂态控制性能也更好,在实现目标跟踪的同时还能够保持期望的航向。[结论]所提方法可以克服现有目标跟踪制导方法稳态航向不能指定的局限性。 展开更多
关键词 欠驱动无人船 双偶极向量场 目标跟踪 制导控制
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基于图推模型与智能寻优的野外道路导向技术
17
作者 华夏 王新晴 +2 位作者 马昭烨 王东 邵发明 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第10期3168-3173,共6页
为实现无人装备在野外环境下对非结构化道路进行自动、普适和精准的识别与导向,提出了一种基于图推模型与智能寻优的野外场景道路导向算法。首先将图像分割为同质超像素块,对超像素块的多特征进行融合,构造训练集;改进传统拉普拉斯支持... 为实现无人装备在野外环境下对非结构化道路进行自动、普适和精准的识别与导向,提出了一种基于图推模型与智能寻优的野外场景道路导向算法。首先将图像分割为同质超像素块,对超像素块的多特征进行融合,构造训练集;改进传统拉普拉斯支持向量机算法,结合超像素块位置信息动态选取道路区域超像素种子块,训练超像素块的多类别分类回归器和相邻超像素的一致性回归器;结合两种回归器的回归值构造马尔可夫随机场的能量函数,再利用标准图割算法迭代求取最小化能量函数,实现初始道路推理分割;结合道路初分割结果,依据人对道路的直观感知,设定约束条件构造目标函数,利用差分免疫克隆进化算法智能寻优提取道路的导向线。在南京珠山采集的数据和DARPA Grand Challenge数据库上进行检测,并与经典算法的道路导向效果进行定性和定量比较,结果表明该算法在野外环境下对非结构化道路的导向线提取精度总体达91.79%以上,相比于经典算法,检测精准度分别提升48.1%和35.5%,算法处理效率分别提升98.6%和97.8%,在检测的实时性与精准度问题上实现了平衡,具有较强的应用前景。 展开更多
关键词 马尔可夫随机场 拉普拉斯支持向量机 差分免疫克隆进化 非结构化道路 超像素
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面向非广域目标的无人机对峙跟踪方法
18
作者 姚鹏 钟晨 《无人系统技术》 2024年第1期78-86,共9页
针对无人机对峙跟踪非广域目标问题,开展目标状态估计与无人机制导方法研究。首先建立非广域地理环境模型,将非广域地理约束作为伪观测方程引入粒子滤波器的观测方程。其次,鉴于目标在运动过程中可能受到多个模型的约束,采用交互多模型... 针对无人机对峙跟踪非广域目标问题,开展目标状态估计与无人机制导方法研究。首先建立非广域地理环境模型,将非广域地理约束作为伪观测方程引入粒子滤波器的观测方程。其次,鉴于目标在运动过程中可能受到多个模型的约束,采用交互多模型滤波算法进行状态估计,即每个模型对应的受约束粒子滤波器并行工作,并对多个滤波器估计结果进行加权,得到更精确的目标运动状态估计值。然后,提出时间最优导航向量场,通过计算期望航向角,引导无人机快速收敛至目标极限环。最后,仿真实验表明,受约束粒子滤波-多交互模型算法相比于传统的滤波算法,估计精度提高了20%,时间最优导航向量场方法相比于传统的导航向量场方法,引导效率提高了15%,所提方法可更有效地用于解决非广域目标对峙跟踪问题。 展开更多
关键词 无人机 对峙跟踪 非广域目标 伪观测方程 受约束粒子滤波 交互多模型 时间最优导航向量场
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基于深度强化学习和导航向量场的卫星规避拦截算法 被引量:1
19
作者 张云飞 王宏伦 +2 位作者 张梦华 刘一恒 吴健发 《无人系统技术》 2023年第1期62-71,共10页
针对在轨卫星规避拦截问题,提出了一种新的基于强化学习和三维李雅普诺夫导航向量场(3D-LGV)算法。首先,采用3D-LGV产生收敛于椭圆轨道的趋近律,保证规避拦截后能再次入轨。其次,针对拦截卫星利用扰动流体动态系统算法(IFDS)产生扰动流... 针对在轨卫星规避拦截问题,提出了一种新的基于强化学习和三维李雅普诺夫导航向量场(3D-LGV)算法。首先,采用3D-LGV产生收敛于椭圆轨道的趋近律,保证规避拦截后能再次入轨。其次,针对拦截卫星利用扰动流体动态系统算法(IFDS)产生扰动流场,利用该扰动流场对导航向量场产生的趋近律进行修正,从而保证卫星能有效地规避拦截。由于IFDS算法中扰动流场大小和方向主要受其中反应系数和方向系数的影响,采用近端策略优化深度强化学习算法作为决策层输出反应系数和方向系数,用于指导卫星在不同场景下提供合适的对导航向量场的修正。最后,通过将IFDS算法修正后的趋近律作为卫星的最终运动方向,实现了整个规避过程。在构建的不同场景下进行了对比实验,结果表明,相较于滚动时域优化算法(RHC)、人工势场算法(APF)和传统IFDS算法,基于强化学习的算法决策时间更短、规避效果更好,在不同场景下均能实现有效规避。同时,对该算法进行蒙特卡洛仿真,统计结果显示卫星规避成功率高达98%。因此,此研究对智能方法在卫星规避拦截领域的应用具有一定价值。 展开更多
关键词 规避拦截 李雅普诺夫导航向量场 扰动流体动态系统 近端策略优化 强化学习 智能决策
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欠驱动飞艇平面路径跟踪控制 被引量:3
20
作者 左宗玉 王欣欣 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期983-988,共6页
针对欠驱动飞艇模型,提出一种基于制导向量场的平面路径跟踪控制方法.首先,基于牛顿-欧拉方程建立欠驱动飞艇动力学模型;然后,基于向量场理论构造制导向量场以获得期望偏航角,结合反步法设计路径跟踪控制律,并通过稳定性分析证明所设计... 针对欠驱动飞艇模型,提出一种基于制导向量场的平面路径跟踪控制方法.首先,基于牛顿-欧拉方程建立欠驱动飞艇动力学模型;然后,基于向量场理论构造制导向量场以获得期望偏航角,结合反步法设计路径跟踪控制律,并通过稳定性分析证明所设计的控制律能够使路径跟踪误差收敛到零而且闭环系统状态有界;最后,通过仿真对比了所提出方法与已有方法的控制效果,仿真结果验证了所提出方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 制导向量场 路径跟踪 欠驱动飞艇 反步法
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