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不同探测距离传感器的搜索策略研究

刘海鸥,韩雨轩,刘庆霄,李世豪,陈慧岩,陈力

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刘海鸥, 韩雨轩, 刘庆霄, 李世豪, 陈慧岩, 陈力. 不同探测距离传感器的搜索策略研究[J]. bob手机在线登陆学报自然版, 2023, 43(2): 151-160. doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.109
引用本文: 刘海鸥, 韩雨轩, 刘庆霄, 李世豪, 陈慧岩, 陈力. 不同探测距离传感器的搜索策略研究[J]. bob手机在线登陆学报自然版, 2023, 43(2): 151-160.doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.109
LIU Haiou, HAN Yuxuan, LIU Qingxiao, LI Shihao, CHEN Huiyan, CHEN Li. Search Strategy Based on Sensors with Different Detection Distances[J]. Transactions of Beijing institute of Technology, 2023, 43(2): 151-160. doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.109
Citation: LIU Haiou, HAN Yuxuan, LIU Qingxiao, LI Shihao, CHEN Huiyan, CHEN Li. Search Strategy Based on Sensors with Different Detection Distances[J].Transactions of Beijing institute of Technology, 2023, 43(2): 151-160.doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.109

不同探测距离传感器的搜索策略研究

doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.109
基金项目:国家部委基础研究项目(20195208003)
详细信息
    作者简介:

    刘海鸥(1976—),女,博士,教授,E-mail:bit_lho@bit.edu.cn

    通讯作者:

    刘庆霄(1996—),男,博士生,E-mail:756716983@qq.com

  • 中图分类号:TP311.5

Search Strategy Based on Sensors with Different Detection Distances

  • 摘要:提出了一种针对侦察任务隐蔽点的搜索策略,主要应用于装备了不同探测距离传感器的地面无人机动平台,解决了已有随机搜索策略效率不高的问题. 该策略使用基于传感器的导向快速随机搜索树方法进行目标方向的路径规划;在路径规划的过程中若遇到障碍物形成的狭窄通道时,基于启发式A*方法规划路径以提高效率,最终完成搜索策略. 将搜索策略命名为:组合传感器与规划组合搜索策略. 设计仿真试验对所提出的搜索策略进行了验证. 结果表明在直径500米有遮挡的仿真场景下,所提出的搜索策略相比于短探测距离传感器的路径变形策略快速随机搜索树策略效率平均提升了3.11倍,规划的道路长度缩短了9.63%,所提出的搜索策略相比于长探测距离传感器导向搜索策略效率平均提升了3.53倍,规划的道路长度缩短了12.06%,证明了CP&CS搜索策略在侦察任务中隐蔽点搜索上的优越性.

  • 图 1CP&CS搜索策略逻辑流程图

    Figure 1.Logical flow chart of search method CP&CS

    图 2Yolo v5网络输入结果进行DeepSort目标追踪

    Figure 2.Using DeepSort for object detection based on Yolov5 result

    图 3SG-RRT与RRT扩展概率对比

    Figure 3.Comparison of SG-RRT and RRT extension probabilities

    图 4500 m×500 m仿真环境中圆形和扇形部分是搜索范围

    Figure 4.Roundness and sector search field in 500 m×500 m simulation environment

    图 5500m×500m仿真环境中遇到障碍物之间狭窄通道情况进行路径规划

    Figure 5.Path planning for narrow passage cases encountered between obstacles algorithm for path planning in 500m×500m simulation environment

    图 6无人机动平台中目标搜索与定位系统

    Figure 6.Target search and position of unmanned maneuver platform

    图 7光电平台俯仰角度对测距影响

    Figure 7.Effect of photoelectric platform pitch angle on ranging

    图 8进入搜索区域进行目标搜索并停靠目标点

    Figure 8.Search area for target search and dock the target point

    图 9仿真环境随机生成无障碍通道地图

    Figure 9.Map generated randomly without barricade in simulation environment

    图 10仿真环境生成有障碍物通道的地图

    Figure 10.Map generated randomly with barricade in simulation environment

    图 11基于随机生成地图在仿真环境下在有障碍物狭窄通道组合轨迹

    Figure 11.Narrow passage combined trajectory based on randomly generated maps in the simulation environment with barricade

    表 1光电平台参数

    Table 1.Parameter of photoelectric platform

    参数 数值
    总质量M1/kg 200
    激光测距精度/m ±0.02 (100~1000)
    ±0.05 (>1000)
    光电平台焦距f/mm 220
    俯仰视场角τ/(°) 30(−45°~+45°范围内运动)
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    表 2无人机动平台参数

    Table 2.Parameter of unmanned platform

    参数 数值
    L×宽W×高H/(m×m×m) $ \text{5.476×2.978×1.45} $
    总质量M/kg 9360
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    表 3相机参数

    Table 3.Parameter of camera

    参数 数值
    视场角/(°) 120
    测量范围/m 0.3~25
    测量精度/m ±0.03 (0.3 m ~25 m)
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    表 4宽阔区域仿真试验统计

    Table 4.Time of search task in simulation

    规划效果 文献[9]算法 文献[10]算法 文中算法
    平均路径/m 240 227 219
    轨迹点个数 70 63 62
    平均时间/s 61 41 40
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    表 5通道区域仿真试验统计

    Table 5.Time of search task in simulation

    规划效果 文献[9]算法 文献[10]算法 文中算法
    平均路径/m 317 315 277
    轨迹点个数 124 117 97
    平均时间/s 170 113 32
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    表 6使用A*算法和DijKstra算法试验统计

    Table 6.Time of search task in simulation

    规划效果 A*算法 DijKstra算法
    平均路径/m 30 31
    轨迹点个数 15.2 17
    平均时间/s 5 20
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  • 收稿日期:2022-05-05

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