无人机三维航路规划技术研究及发展趋势

由于搜索空间巨大,三维航迹规划一直是航迹规划中的难点,而无人机只有进行精确的三维航迹规划才能提高低空突防的成功率。本文描述了无人机在线航路规划的影响因素,分析了无人机动力学约束及威胁场约束,探讨了无人机航路几何建模方法及三维航路规划算法的研究概况,并着重分析了三维航路规划算法如禁忌搜索、人工势场法、粒子群优化算法、Dijkstra算法及A＊算法。最后,阐述了无人机三维航路规划面临的关键问题及发展趋势。     

一种航路4D航迹预测的方法

4D航迹预测是空管自动化系统中的一项核心技术,能够提高空域的利用率和安全性。为了在航路上快速准确的预测航空器的飞行轨迹,提出一种预测航路4D航迹的方法。首先利用Supermap制作航路网络,然后根据航空器的性能参数,推测各时间点的航空器位置,从而得到航路上航空器的飞行航迹,并通过实例进行了说明,为航迹预测提供一定参考。     

基于加权Voronoi图的无人飞行器航迹规划

为解决无人飞行器的航迹规划问题,提出一种基于加权Voronoi图的航迹规划方法。该方法首先对规划空间内的雷达侦察区和山峰等威胁区域进行预处理,提出将不规则的威胁区域拟合成由相交圆包围的区域,有效地解决了传统方法在拟合不规则区域时造成的威胁区域扩大问题;建立了基于警戒半径的航迹代价模型,使得规划出的航迹更安全;采用了加权Voronoi图法对规划空间进行航迹规划;初步实现了飞行器航迹的可视分析。仿真结果表明,相比传统Voronoi图法,所述方法能够计算出一条相对更安全且长度较短的航迹,可视分析手段的加入,为指挥员实现对航迹的分析与决策提供交互手段。     

编队无人机的高生存力协同航路规划方法

提出了一种基于多目标遗传算法的编队无人机高生存力协同航路规划方法。方法由备选航路生成和协同规划两个步骤组成。备选航路生成的目的是为编队中的每一个无人机生成多条航路,该步骤采用的算法是多目标遗传算法。协同规划的目的是为各个无人机从备选航路中选择航路,使得各个无人机同时到达目标区域,以增加任务突然性,提高整个编队的生存力。通过仿真算例,把方法与基于Voronoi图的方法作了对比,给出了方法的优缺点分析。     

飞行器航迹规划中的规划区域建模方法

针对网格法用于规划区域建模的不足,提出了一种新的规划区域建模方法-多航迹区链接图法.该方法在对规划区域进行建模的过程中充分考虑飞行器的特性、飞行环境和使用特点,结合规划区域中障碍物的属性、形状和分布情况构造出航迹点的候选区域,从而得到规划空间的多路径区连接图的建模描述,基于这种建模描述使用优化算法来规划飞行器的较优或"可行"航迹.仿真结果表明,该算法有效的利用了背景知识,计算快,耗时少,搜索效率高,对于有效地解决战场环境下飞行器的航迹规划有工程实用价值.     

多机布阵航路规划问题研究

针对多机布阵航路规划问题,提出了一种新的策略。首先,建立了多机航路规划模型;然后,采用聚类分析的方法将浮标点分类,并给出了任务分配的原则,从而将多机航路规划问题转化为单机航路规划问题;最后,利用模拟退火算法分别求解,并在此基础之上采用平均路径长度的方法给出了优化算法。     

一种新的元胞自动机航迹规划算法

基于元胞自动机理论提出一种新的航迹规划的算法,该算法克服了传统元胞自动机航迹规划算法只能针对存在安全飞行区域情况下规划航迹的局限性,新方法能够在全空域受到地空威胁的条件下,选择威胁较小区域规划出航迹。     

基于A~*和鸽群算法的快递无人机航路规划

针对快递无人机在复杂城镇环境条件下的路径寻优问题,提出了一种基于A~*和鸽群算法的航路规划算法。首先,建立威胁代价和障碍物模型,利用约束条件缩短A~*算法搜索时间,再通过A~*算法引导无人机快速到达目标点;然后,对鸽群的粒子编码方式和适应度函数计算方法进行改进,通过鸽群优化算法实现障碍物的规避;最后,利用三次B样条曲线对航路进行平滑化和重规划。仿真结果表明,该算法收敛速度快、航路长度短、威胁代价小,生成的航迹平滑可飞,适合快递无人机在复杂城镇环境中穿行。     

多UCAV协同航路规划算法

针对多UCAV协同航路规划问题,将协同进化理论与扩展Voronoi图模型相结合,提出了一种基于扩展Voronoi图模型与协同进化算法的多UCAV协同航路规划方法。该方法通过协同进化理论的合作机制实现了规划航路的空域协同,通过采用层次分解策略实现了规划航路的时域协同,并且对染色体设计、个体适应度以及进化操作等关键问题进行了研究。     

复杂任务场景无人机集群自组织侦察建模与仿真

基于agent的作战建模与仿真是无人机集群侦察效能评估的重要方法,但以往方法中agent行为机制 和模型结构难以描述复杂任务场景下的自组织侦察行为。以反海盗侦察任务为例,提出一种面向集群自组织 侦察的作战建模与仿真方法。设计多agent分层复合行为机制和可组合模块化agent模型结构,通过简单行为 的组合描述复杂行为;通过信息素图模块与航路管理模块的交互,实现自组织航路规划与飞行控制;并通过仿 真算例,来验证方法的可行性,对比分析不同航路规划方法的侦察效能。结果表明:自组织航路规划对中断航 路侦察的动态事件的适应性更强;对于大区域、长时间、低目标密度的区域覆盖侦察任务,仅通过改进航路规划 方法来降低访问间隔难以显著提高目标发现概率。     

利用遗传算法进行倾斜发射反舰导弹航路规划

为了寻找满足某些约束的最隐蔽安全的航路,基于遗传算法提出了一种适用于倾斜发射反舰导弹的航路规划算法。首先,分析了倾斜发射反舰导弹的飞行特征,提出了一种航路编码方法;其次,根据该航路编码方法的特点设计了相应的遗传操作;最后,通过仿真试验验证了该算法的有效性。     

航迹规划中反舰巡航导弹的雷达突防能力

在导弹航迹规划中，需要计算导弹突防过程中被雷达发现的概率。为此，在雷达方程中引入雷达系统特征常数以简化雷达方程，从探测概率与信噪比的关系出发，通过一系列的推导并考虑杂波的影响得出探测概率与目标距离的关系，提出在航迹规划中用横距探测概率来表征反舰巡航导弹的雷达突防能力。算例计算结果较为真实，表明该方法有一定应用价值。     

一种反舰导弹纯方位射击的评价算法

反舰导弹打击纯方位目标是反舰导弹的一种作战使用方式,但这种作战使用方式的效率及其可能风险一直是一个有待深入研究的课题。文章基于反舰导弹的水平弹道,建立了反舰导弹末制导雷达捕捉纯方位目标的评价算法。采用Monte Carlo法,仿真研究了可能的目标距离、速度、航向、导弹发射方向对反舰导弹捕捉目标概率的影响。研究结果表明,反舰导弹纯方位攻击的最优发射方向是目标的方位线,但这种作战使用方式存在较大的风险。     

反舰导弹8字形二次攻击目标搜索效能评估模型

针对反舰导弹在一次攻击时未搜索到目标或搜索到目标后受电子干扰等因素,导致丢失目标而失去攻击机会的问题,通过分析反舰导弹的目标搜索过程,从充分利用剩余航程的角度出发,探讨了8字形二次攻击目标搜索的问题,研究了采取该方式搜索的效能影响因素,构建了8字形二次攻击搜索效能评估模型。通过仿真计算验证,论证了该模型的准确性,对研究反舰导弹二次攻击相关问题有一定的参考价值。     

基于系统动力学的反舰导弹饱和攻击模型

以舰载一体化反导武器和反舰导弹入射流为研究对象,分析了舰载反导武器拦截齐射反舰导弹的特点,建立了舰空导弹和火炮拦截反舰导弹入射流的排队服务规则、反导武器的状态转换条件和饱和攻击弹药消耗量计算方法;利用系统动力学方法推进对抗的演进,实现了舰载反导武器对反舰导弹的动态拦截。仿真得到了饱和攻击所需齐射反舰导弹数的概率分布,验证了以弹药消耗量为目标函数的最优齐射反舰导弹数是存在的假设,解决了缺乏饱和攻击定量计算问题,为高效实施饱和攻击奠定了基础。     

超音速反舰导弹突防的三维制导建模研究

三维变轨制导律的设计是超音速反舰导弹提高突防能力的有效方法。为了深入研究超音速反舰导弹变轨突防的三维制导规律,针对反舰导弹、拦截弹和目标舰艇之间相对运动的特点,分别建立了三维空间中反舰导弹与拦截弹和反舰导弹与目标舰艇的相对运动矢量方程及其视线速率方程,为超音速反舰导弹变轨突防的三维制导规律研究与仿真提供了基础和前提。     

对抗条件下反舰导弹突击效能评估研究

通过分析对抗条件下反舰导弹导引头开机后的突击过程,提出了影响反舰导弹突击作战效能的主要因素并建立评价指标体系。采用层次分析法和模糊综合评判法建立各子指标的能力计算模型,运用指数法构建反舰导弹突击作战能力的综合评估模型,通过算例分析验证了模型的可行性;运用TOPSIS法验证了模型的可靠性。     

反舰导弹末端螺旋机动策略优化

为了使反舰导弹在与水面舰艇攻防对抗过程中获得较好的突防效果,文章首先对水面舰艇的反导防御体系进行建模,研究反舰导弹和舰空导弹的攻防对抗过程,然后在此基础上研究反舰导弹的螺旋机动突防方法,最后以拦截弹平均脱靶量最小为评价指标选择最优的末端螺旋机动突防策略。     

反舰导弹项目评价系统设计

在对反舰导弹项目所涉及的各方面进行充分分析的基础上,建立了包括必要性、可行性、经济性、实用性、先进性和保障性方面的指标体系,并据此建立了反舰导弹项目评价的指标体系.根据评价方法选取原则,针对建立的评价指标体系选取了8种方法,在编程实现过程中,采用了改进的专家评分法、模糊方法和数据处理方法等,增加了对数据的利用率,在一定...     

反舰导弹对舰空导弹的机动突防模型研究

结合现代化海战中反舰导弹与舰空导弹的对抗过程,以反舰导弹蛇行机动为例,分析了反舰导弹对舰空导弹的突防规避策略,建立反舰导弹"蛇行机动"的突防模型。通过仿真计算,对比分析了反舰导弹"蛇行机动"和传统导弹攻击的优劣,指出了"蛇行机动"对于提高反舰导弹突防概率的必要性。