本文研究了无人机在山地环境下的航迹规划,实现了基于滚动时域控制和混合整数线性规划的航迹规划算法,并对算法进行了优化改进。本项目模块的最终目的是为了能使其用在真正的实战和实际应用当中,所以我们对真实的DEM高程数字地图进行了研究。本文利用数学规划建模语言AMPL以及采用高性能的商业优化求解软件CPLEX在matlab中进行仿真验证。仿真结果表明,对于真实山地环境下的航迹规划问题,使用航迹优化算法和我们的地形建模方法能够规划出一条满足预定约束的最佳航迹。主要内容包括:(1)对基于混合整数线性规划算法的研究和实现。研究了无人机在山地野外环境中飞行的航迹路线规划。建立了无人机实现地形障碍物避免和地形起伏跟踪的约束方法。实现了经过改进优化的基于滚动时域的混合整数线性路线规划算法,独特地结合不规则三角网模型(TIN)和混合整数线性规划来描述地形障碍物避免。通过采用滚动时域策略,减小计算规模,可以实现在线规划。我们在真实的DEM地形中仿真验证了算法的实时性和可行性。(2)对真实DEM高程地图的研究和构建。本文研究了DEM地图底层的数据结构,提出了一个地形数据格式转换方法,即,将本项目所需要的地形从获取原始数据到转换为合适的数据格式到构建为满足项目所需的不规则三角形网(TIN)的一整套的方法。包括转换为TIN的转化函数的编写、DEM的插值技术、随机数字地图的生成算法、使用MATLAB将栅格格式的地形转换为TIN等。从地图文件中读取高程数据、对DEM数据的提取后在matlab中进行地形重建,并使用opengl实现了对地形的建模。(3)航迹规划算法在随机地图上的仿真。在随机地图上验证该算法的正确性和可行性。这包括对随机山地地形生成算法的研究和实现。使用随机中点位移法来生成山地地形。如山峰,盘地等。最后将算法应用在该地形图上验证其正确性。(4)将航迹规划算法应用在真实DEM地形上。需要将读取出的真实高程地图数据重新提取以及格式化,以便适应航迹规划算法对输入数据的要求。最后将所有数据导入matlab中建模,仿真并验证结果。