检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机工程与应用 2023年第11期59卷 46-56页

作者：闫涛赵一帆高明虎杨鲁晋周思达云南民族大学电气信息工程学院昆明650504 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650504

移动自组织网络(mobile Ad Hoc network,MANET)具有节点频繁移动、拓扑动态变化的特点,媒体接入控制(media access control,MAC)协议作为节点访问无线信道资源时所遵循的基本通信协议,对网络性能至关重要。随着应用任务的多样化和服务质... 详细信息

移动自组织网络(mobile Ad Hoc network,MANET)具有节点频繁移动、拓扑动态变化的特点,媒体接入控制(media access control,MAC)协议作为节点访问无线信道资源时所遵循的基本通信协议,对网络性能至关重要。随着应用任务的多样化和服务质量(quality of service,QoS)需求的提升,设计能够在MANET这种动态环境中保持较好网络性能的自适应MAC协议成为关键。概述了MANET的网络特性和基本MAC协议分类,分析了MAC协议设计时面临的挑战;从不同的MAC协议改进基础出发,阐述了近年来应用于复杂网络环境的自适应MAC协议,并归纳对比了这些协议的特点、性能及局限性等;总结了自适应MAC协议的研究进展,对下一步的研究方向进行了展望。

关键词：移动自组织网络媒体接入控制自适应媒体接入控制网络性能

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未知环境中无人机自适应边界快速检测算法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第9期37卷 180-188页

作者：唐嘉宁谢翠娟赵一帆李孟霜彭志祥云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

边界感知检测是无人机实现自主探索的重要组成部分之一。为了提高在复杂多样的地下狭窄环境中自主探索过程的边界检测效率,提出一种未知环境中的无人机自适应边界快速检测算法(ADPlanner)。通过雷达感知地下隧道未知环境,自适应地调整... 详细信息

边界感知检测是无人机实现自主探索的重要组成部分之一。为了提高在复杂多样的地下狭窄环境中自主探索过程的边界检测效率,提出一种未知环境中的无人机自适应边界快速检测算法(ADPlanner)。通过雷达感知地下隧道未知环境,自适应地调整地下隧道或矿洞环境的局部采样空间,根据环境结构大大提高采样率(添加到RRG中的采样点与采样次数的比值);提出重采样率,以减小相邻时刻自适应采样框的采样点冗余度,进而通过重要性采样策略解决GBPlanner重复区域的过采样问题,实现增量检测。仿真实验表明:在2个不同的未知场景中,与GBPlanner相比,ADPlanner边界检测采样的运行时间减少了20.27%~38.33%,路径长度缩短了11.24%~18.86%,总探索时间缩短了27.38%~38.38%,显著提高了无人机在未知环境下的探索效率。

关键词：未知环境探索自适应采样框重要性采样路径规划 SLAM

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基于改进A^(*)算法的无人机路径规划研究

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电子测量技术 2023年第8期46卷 99-104页

作者：唐嘉宁彭志祥李孟霜刘志聪谢翠娟云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

针对传统A^(*)算法在无人机路径规划时效率低下、路径点存在大量冗余,且路径转折较多的缺点,提出一种基于双向机制的改进A^(*)算法。首先引入双向搜索机制,分别以对向搜索的起点作为终点,然后判断终点位于起点的象限进行双定向搜索,从... 详细信息

针对传统A^(*)算法在无人机路径规划时效率低下、路径点存在大量冗余,且路径转折较多的缺点,提出一种基于双向机制的改进A^(*)算法。首先引入双向搜索机制,分别以对向搜索的起点作为终点,然后判断终点位于起点的象限进行双定向搜索,从而提高搜索效率。最后引入路径平滑策略,将双定向搜索获取的初始路径进行平滑处理,减少冗余路径点和转折点。通过MATLAB平台对传统A^(*)算法和改进A^(*)算法进行对比实验,实验结果表明,相比于传统A^(*)算法,提出的改进A^(*)算法,路径规划时间平均减少了61.61%,路径点平均减少了83.09%,路径转折点平均减少了46.97%,能够有效提高无人机工作效率,生成平滑路径。

关键词： A^(*)算法路径规划双向搜索双定向搜索路径平滑

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基于深度强化学习的无人机自主探索方法

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计算机科学 2024年第S2期51卷 144-149页

作者：唐嘉宁李成阳周思达马孟星施炀云南民族大学电气信息工程学院昆明650031 云南省无人自主系统重点实验室昆明650031 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650031

无人机面对非结构化未知环境,如山地和丛林等场景进行探索时,必须在缺乏先验条件的情况下同时进行环境感知和航迹规划。传统方法受制于算法和传感器等多重因素的制约,探索范围有限,效率低下,并易受到环境变化的干扰。为解决这一问题,提... 详细信息

无人机面对非结构化未知环境,如山地和丛林等场景进行探索时,必须在缺乏先验条件的情况下同时进行环境感知和航迹规划。传统方法受制于算法和传感器等多重因素的制约,探索范围有限,效率低下,并易受到环境变化的干扰。为解决这一问题,提出了一种基于深度强化学习的无人机自主探索方法。该方法以归一化优势函数(Normalized Advantage Functions,NAF)算法为基础,引入了3种算法增强机制,以提升无人机在非结构化未知环境中的探索范围和效率。在自行设计的仿真环境中进行实验,结果表明,改进后的NAF算法相较于原始版本,具有更大的探索范围和更高的效率,同时表现出优越的收敛性和鲁棒性。

关键词：无人机自主探索智能决策深度强化学习 NAF算法增强机制

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针对移动平台的无人机自主降落的新型速度规划方法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 150-155页

作者：唐嘉宁张向东马孟星黄明辉闫搏远云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

针对现有的无人机降落存在过激的加速、减速以及反向飞行和多次振荡的问题,进行了无人机自主降落于移动平台过程中的速度规划方法研究,提出了一种基于移动平台梯度和风险权重的自主降落速度规划方法。仿真实验表明,与Fast-perching降落... 详细信息

针对现有的无人机降落存在过激的加速、减速以及反向飞行和多次振荡的问题,进行了无人机自主降落于移动平台过程中的速度规划方法研究,提出了一种基于移动平台梯度和风险权重的自主降落速度规划方法。仿真实验表明,与Fast-perching降落方法相比,所提方法减少了过激的加速、减速和振荡次数,避免了反向飞行,且降落时间效率提高了30.76%,水平方向降落效率提高了26.47%,垂直方向降落效率提高了37.5%,为无人机自主降落到移动平台速度规划问题提供了一种有效的解决方案,具有一定的工程实用价值。

关键词：无人机移动平台自主降落速度规划

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改进JPS的无人机路径规划研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第1期38卷 328-337页

作者：唐嘉宁闫搏远陈云浩颜衡程俊涛云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

针对传统JPS算法在路径规划时虽然会减少扩展节点的数量,但会使障碍物区域的扩展节点数目增加这一问题,提出了一种改进跳点搜索规则的S-JPS算法。该算法利用基于距离和方向的启发式函数,相比JPS算法可以更准确地描述从当前点到目标点的... 详细信息

针对传统JPS算法在路径规划时虽然会减少扩展节点的数量,但会使障碍物区域的扩展节点数目增加这一问题,提出了一种改进跳点搜索规则的S-JPS算法。该算法利用基于距离和方向的启发式函数,相比JPS算法可以更准确地描述从当前点到目标点的估计代价,从而减少时间代价、路径代价和拜访节点个数。对于规划出的路径不平滑的问题,提出了基于Bezier曲线和直线混合的轨迹优化方法,将生成的轨迹进行平滑处理,使它的曲率更加连续。仿真实验结果表明,S-JPS算法减少了大量的拜访节点,通过新的跳点规则提高了路径规划的速度。最后,将S-JPS算法应用在自主搭建的无人机上进行实验,在同一规划任务下,S-JPS算法比JPS算法路径规划时间代价减少98.6%,路径代价减少81.1%,拜访节点个数减少99.7%,可以满足无人机在执行飞行任务时对路径规划实时性要求较高的需求。

关键词：跳点搜索算法 Bezier曲线路径规划轨迹优化无人机平台

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区域快速优化下的无人机在线轨迹规划方法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第2期38卷 217-225页

作者：唐嘉宁和雪梅陈云浩彭志祥周思达云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

针对传统基于梯度的规划方法需预先构建欧式符号距离场(euclidean signed distance field, ESDF)导致障碍物信息冗余度高、规划效率受限问题,提出了一种基于区域快速优化的实时轨迹规划方法。所提方法设计碰撞控制点替换策略用于加快碰... 详细信息

针对传统基于梯度的规划方法需预先构建欧式符号距离场(euclidean signed distance field, ESDF)导致障碍物信息冗余度高、规划效率受限问题,提出了一种基于区域快速优化的实时轨迹规划方法。所提方法设计碰撞控制点替换策略用于加快碰撞区域的轨迹优化收敛速度从而降低轨迹规划时间,并定义提取与轨迹规划相关的局部障碍物信息方法,避免构建ESDF过程,从而提高规划效率;之后考虑轨迹安全性、平滑性及动态可行性,建立多目标优化函数,进一步优化轨迹。仿真实验表明,该方法可有效实现无人机在线轨迹规划,且与前沿方法相比,轨迹规划时间平均缩短了36.1%,轨迹优化收敛速度平均提高了33.1%,实现了更高效的规划。

关键词：轨迹规划欧式符号距离场轨迹优化梯度信息多目标优化

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车载自组织网络的竞争窗口自适应退避算法

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电子测量技术 2023年第17期46卷 43-50页

作者：张显飞赵一帆高明虎姚应东周思达云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

随机多址接入协议对于保障车载自组织网络的服务质量(QoS)至关重要。由于该网络中车辆节点的高速移动特性使得网络拓扑变化频繁,固定的媒体接入控制协议机制会限制高动态自组织网络的整体服务质量。本文针对该问题,在CSMA/CA系列协议退... 详细信息

随机多址接入协议对于保障车载自组织网络的服务质量(QoS)至关重要。由于该网络中车辆节点的高速移动特性使得网络拓扑变化频繁,固定的媒体接入控制协议机制会限制高动态自组织网络的整体服务质量。本文针对该问题,在CSMA/CA系列协议退避算法基础上,提出了一种基于车辆节点密度、信道占用因子和冲突门限的竞争窗口自适应退避算法(NCW-COCT)。首先,为使冲突概率最小化,以车辆节点密度和竞争窗口值为基础建立一维马尔可夫模型进而构造目标函数;其次,提出信道占用因子并结合最优冲突门限值,实现以车载自组织网络通信服务质量最优化为目标的竞争窗口自适应退避。仿真结果表明,NCW-COCT算法与同类的DCW算法和IM-BEB算法进行比较,吞吐量性能分别提升了11.64%和6.77%,丢包率分别降低了19.46%和13.29%。

关键词：车载自组织网络 CSMA/CA协议退避算法竞争窗口马尔可夫模型

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动态冲突搜索的多无人车路径规划算法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第11期37卷 229-236页

作者：唐嘉宁颜衡陈云浩和雪梅闫搏远云南民族大学电气信息工程学院昆明650000 云南民族大学无人自主系统研究院昆明650000

针对现有的冲突搜索算法(conflict-based search,CBS)及其变体存在搜索时间长、规划的路径不符合运动学约束等问题,提出一种动态CBS(dynamic CBS,DCBS)算法。引入次优因子提高CBS的搜索效率,并将CBS算法中的A^(*)路径搜索改进为混合A^(*... 详细信息

针对现有的冲突搜索算法(conflict-based search,CBS)及其变体存在搜索时间长、规划的路径不符合运动学约束等问题,提出一种动态CBS(dynamic CBS,DCBS)算法。引入次优因子提高CBS的搜索效率,并将CBS算法中的A^(*)路径搜索改进为混合A^(*)搜索,使规划的路径更符合运动学约束;将路径距离加权系数和时间加权系数引入CBS算法的底层路径搜索中,以规划出快且短的路径。通过ROS平台进行仿真实验对比,结果表明:相比于前沿的ECBS算法,提出的DCBS算法规划的路径符合无人车运动学约束,路径规划的速度平均提高了47.06%,且路径总成本平均降低7.64%,能够有效提高多无人车的工作效率。

关键词：混合A^(*)搜索焦点搜索多无人车路径规划冲突搜索算法动力学约束

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利用光线跟踪加速欧几里德符号距离场的地图构建

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陕西科技大学学报 2023年第4期41卷 158-165页

作者：唐嘉宁刘志聪李孟霜彭志祥谢翠娟陈云浩云南民族大学电气信息工程学院云南昆明650031 云南民族大学无人自主系统研究院云南昆明650031

针对现有小型无人飞行器在复杂未知环境中执行自主探索任务时,存在机载端GPU计算资源不足,在线建图速度慢、探索效率低的问题.本文在传统欧几里德符号距离场(ESDF)方法的基础上,融合光线跟踪原理,加速构建ESDF地图,以提高飞行器在复杂... 详细信息

针对现有小型无人飞行器在复杂未知环境中执行自主探索任务时,存在机载端GPU计算资源不足,在线建图速度慢、探索效率低的问题.本文在传统欧几里德符号距离场(ESDF)方法的基础上,融合光线跟踪原理,加速构建ESDF地图,以提高飞行器在复杂未知环境中的探索效率.首先使用整数运算提高光线跟踪遍历体素的速度,从而加速体素占用概率的更新;然后通过调整哈希数据结构,减少地图占用内存;最后使用广度优先搜索算法(BFS)实现地图更新与融合.为验证本文方法的有效性,分别在公开数据集、仿真环境和真实环境下,与当前前沿的建图方法进行对比,实验结果表明,本文所提出的方法在三种不同情况下的地图平均更新时间分别减少了72.37%、60.80%和56.79%,显著提高了建图速度,为小型无人飞行器在线探索奠定基础.

关键词：地图构建光线跟踪符号距离场梯度优化

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