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桥梁检测无人机路径规划算法研究
| 论文题名： | 桥梁检测无人机路径规划算法研究 |
| 关键词： | 桥梁检测;无人机;路径规划;安全飞行 |
| 摘要： | 桥梁的安全运行是关系国计民生的大事，桥梁的定期检测和维护保养是延长桥梁生命周期的有效保障。传统桥梁检测主要依靠桥梁检测车和操作人员的配合，不仅成本高，检测周期长，严重影响道路交通的畅通，而且操作人员在检测时存在很大的安全隐患。 近年来，无人机(UAV)凭借其结构简单、操作灵活、携带方便等优点，被广泛应用于军事和民用等领域。其搭载云台和微型摄像机等硬件设备，可以轻易实现传统桥梁检测难以完成甚至不能完成的检测任务。然而，由于无人机的续航能力等硬件条件的客观原因，导致目前利用无人机检测桥梁存在局限性，因此，如何高效的利用无人机执行桥梁检测任务，提高桥梁检测无人机安全飞行系数是目前需要攻克的问题，解决这一问题的主要方法就是合理规划桥梁检测无人机的飞行路径。 本文的应用背景是桥梁检测领域，因此，主要研究了桥梁检测无人机的路径规划问题，具体内容如下: 首先，以桥梁检测无人机为对象，对影响其路径规划的关键因素分别从内、外两个方面进行了约束分析。其中内因主要包括无人机续航能力、摄像机的识别率以及航拍速度等;外因主要包括无人机执行任务时周围的环境因素，本文主要对桥梁模型及其周围的风场进行了分析。 其次，本文提出了一种基于单元分解的全覆盖路径规划算法，结合环境获取过程以栅格法进行环境建模，然后通过单元分解法将搜索空间分解为多个子区域，再以两点法和二叉树搜索策略对子区域进行遍历，从而达到对桥底面的全覆盖遍历。 最后，桥梁检测无人机在桥下执行检测任务时，风速对其飞行影响是最大的，因此本文通过FLUENT软件对风场进行了模拟仿真，然后在此基础上对桥梁周围的风场进行了数值分析，得到了桥梁检测无人机能够在桥下安全执行任务的风场条件。最后以MATLAB对桥梁检测无人机路径规划进行了仿真，针对混凝土结构的连续刚构桥下常见的两种桥底面:平滑桥底面和带有小箱梁桥底面分别研究了其路径规划。 |
| 作者： | 曲贺 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 莫宏伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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