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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王銘偉
研究生(外文):Ming-Wei Wang
論文名稱:低空環境下的航路規劃研究
論文名稱(外文):Study on Flight Route Planning for Low Altitude Environment
指導教授:呂文祺
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:飛機工程系航空與電子科技碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:航路規劃Voronoi圖Dijkstra演算法等高線空域虛擬邊界嵌入式系統
外文關鍵詞:Route planningVoronoi diagramDijkstra’s algorithmTerrain contoursAirspaceVirtual boundaryEmbedded system
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台灣多山少寬廣地的特性,加上平原區人口稠密的聚集,使得小型飛行器可飛行之區域極為分散與零碎且多數區域不乏涵蓋山脈等危險地形。為了因應低空環境航路規劃之需求,本論文探討二維平面航路規劃方法,利用幾何Voronoi多邊形圖合適的分割特性與Dijkstra搜索法得到全域最佳路徑結果,並擴展航路演算法以解決低空環境規劃常遇到的問題,例如針對於禁限建之飛航空域產生虛擬邊界威脅點來使規劃路徑保持在許可空域;同時使用等高線地形數據作為規劃之依據,產生適合在山區安全飛行的路徑;並簡化龐大的輸入資料,使演算法得以在嵌入式系統上順利運行。
Taiwan island has mountainous terrains and narrow plains with popularity urban area which makes the flyable airspace for light aircraft dispersible and fractional with some danger regions of high mountains. This research aims to develop flight route planning algorithms to generate feasible and optimal flight route by combining Voronoi diagram and Dijkstra’s algorithm. Then the extended algorithm is also proposed to solve the problems of flight route generation at low altitude environment. The virtual boundary technique is proposed to avoid the prohibited airspace for planning. Furthermore, this technique can extended to give approximate terrain contours to avoid in the airspace. The proposed algorithms have been validated by simulation, and performance has been verified by the implementation of algorithms over the ARM-based embedded system.
中文摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
英文摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
誌謝 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
表目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
圖目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
符號說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
第一章 緒論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 研究動機與目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2
文獻回顧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 動態規劃 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.2 A*演算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.3 基因演算法 . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.4 快速隨機樹演算法 . . . . . . . . . . . . 5
1.2.5 人工勢場法 . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.6 粒子群最佳化算法 . . . . . . . . . . . . 7
1.2.7 圖論法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 常見航路規劃方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 論文架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
第二章 Voronoi結合Dijkstra之航路規劃方法 . . . . . . . 12
2.1 Voronoi圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.1 特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.2 Voronoi圖生成演算法 . . . . . . . . . . . 13
2.2 Dijkstra搜索演算法 . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.1 簡介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.2 Dijkstra演算方法 . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 航路代價與威脅點 . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
第三章 低空環境航路規劃 . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1 虛擬邊界 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2 圓柱法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3 地形等高線 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.4 低空環境航路規劃總結 . . . . . . . . . . . . . . 52
第四章 航路規劃實作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.1 硬體規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2 系統架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.3 建構發展環境 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.1 虛擬機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.2 交叉編譯器 . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.3.3 Bootloader . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.4 開源電腦視覺函式庫 . . . . . . . . . . . 61
4.4 框緩衝 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.4.1 框緩衝相關數據結構 . . . . . . . . . . . 66
4.4.2 框緩衝操作流程 . . . . . . . . . . . . . . 67
4.5 系統實作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.5.1 控制顯示單元 . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.5.2 航路規劃頁面 . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.5.3 導航顯示器 . . . . . . . . . . . . . . . . 73
第五章 結論與未來展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.1 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.2 未來展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
參考文獻 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
英文論文大綱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
簡歷(CV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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