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。     

一种基于最优控制的航路规划方法

阐述了一种与地形紧密结合的基于最优控制理论的航路规划方法。该方法利用二维三次卷积插值法构造地形函数,采用三维的航路规划进行地形跟随,地形回避和威胁回避,并对俯仰角进行ＰＤ（比例微分）控制。该方法计算量小,大大减小了规划时间,提高了规划结果的实时性,最优控制理论结合ＰＤ控制使得航路的三维规划鲁棒性好,有效地抑帛最振荡和发散,为低空突防的飞行器提供了很好的参考飞行航路。     

基于遗传算法的飞机低空突防航路规划

针对在飞机低空突防航路规划中存在的计算复杂和收敛性等问题,本文提出了一种基于遗传算法的搜索算法,并且对传统遗传算法的算子操作进行了改进。该方法有效地加快了收敛速度,并且其得到的飞机航路,严格经过起始点和目标点,尽量远离了威胁点,同时很好地满足了飞机的机动性能要求。     

无人机路径规划中的环境和威胁模型研究

为了提高无人机执行任务时的突防能力,在进行飞行路径规划时必须对战场环境中的威胁环境进行评估,而威胁环境中的威胁估计与飞机被雷达或类似的传感器探测出的风险度有关,需要考虑的信息包括无人机传感器范围内的威胁位置和强度.路径规划算法依赖于路径规划空间的建模方式,包括环境建模和威胁源建模.目前针对规划空间环境和威胁模型的建模方法缺乏系统分类和论述.分析了战场环境的建模方法,研究了规划空间的离散建模方式,根据无人机飞行过程中可能遭遇的威胁类型进行威胁源类型的划分,并针对三种威胁类型分别建立威胁风险模型,为无人机在复杂环境下的路径规划实现做了参数准备.     

基于人工势场法优化的蚁群无人机航路规划

针对复杂环境下无人机航路规划问题,提出一种势场法优化的蚁群航路规划算法。为了改善蚁群初始路径搜索过程中的盲目性,将人工势场法的规划结果作为先验知识,对蚁群初始到达的栅格进行邻域信息素的初始化,进而运用改进的蚁群算法完成航路搜索任务。仿真结果表明,新算法具有收敛速度快,规划路径短以及环境自适应的优点。     

基于改进A-Star算法的隐身无人机快速突防航路规划

针对现代战争中隐身无人机（UAV）在高严密的组网雷达防御体系下的生存及突防问题,提出了基于改进A-Star算法的隐身无人机战区突防航路规划技术。首先对隐身无人机突防过程进行了分析建模,分别建立了隐身无人机的运动学模型、动态雷达散射截面特性和组网雷达探测概率的计算模型。然后针对传统算法在解决隐身突防问题时的不足,充分考虑所规划航路时的快速性和安全性要求,设计了改进A-Star算法。在算法中引入了多层变步长搜索策略和无人机的姿态角信息,结合秩K融合准则,通过每段航迹上隐身无人机被组网雷达系统的发现概率来判断新航迹点的可行性。仿真结果表明,改进A-Star算法能够在复杂的组网雷达系统下快速生成更优的战区突防航路,具有一定的应用价值。     

基于人工势场-人工鱼群算法的改航路径规划

航班路径规划是改航策略的一个关键问题。将人工势场和人工鱼群算法相结合,应用于航班路径规划问题中。建立了引力和斥力的人工势场模型,用于单条改航路径规划;构造了单个人工鱼和适应度函数,采用人工鱼群算法优化改航路径;通过对改航路径的评估和修正,获得满足要求的改航路径。算例仿真结果显示,与现行的改航相比,基于人工势场-人工鱼群算法生成的改航路径总长度缩短了7.6%,表明算法是可行的和有效的。     

基于改进蚁群算法的飞机低空突防航路规划

蚁群算法是一种新型的基于群体的仿生算法。采用蚁群算法实现了飞机低空突防的航路规划,为航路规划问题提供了新的解决思路。并对原始蚁群算法进行了改进,提出了保留最优解、自适应选择策略和自适应信息素调整准则,有效地提高了算法的收敛速度和解的性能。最后用计算机进行了仿真,取得了较好的结果。     

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。     

基于改进蚁群算法的飞机低空突防航路规划

采用蚁群算法实现了飞机低空突防的航路规划，为航路规划问题提供了新的解决思路。并对原始蚁群算法进行了改进，提出了保留最优解、自适应选择策略和自适应信息素调整准则，有效地提高了算法的收敛速度和解的性能。最后用计算机进行了仿真，取得了较好的结果。     

基于排队论的地空导弹群射击效能评估模型

针对现代防空作战中组建地空导弹群抗击敌空袭编队的特点,运用排队论原理和概率论理论对同型和异型的地空导弹群射击效能评估模型进行了研究,并通过实例验证了该模型的可行性和有效性.该模型的建立,对于优选火力运用方案、充分发挥地空导弹群的作战效能,具有重要的理论意义和实践价值.     

空地导弹最小射程的一种估计方法

针对机载发射的空地导弹最小射程 ,把发射后的空地导弹看作一个受重力作用、推力等于阻力并具有水平初速的下滑飞行体 ,提出了一种估计方法并编制了计算机软件 ,对影响空地导弹最小射程的主要因素进行了量化分析。研究结果表明 ,空地导弹的最小射程由启控时机、载机初速、投放高度、下滑高度差及末制导最小距离等因素决定。该方法已用于某型空地导弹总体设计方案的分析与评估     

基于微分对策的导弹最优突防策略

针对建立的垂直平面内交战三方导弹突防模型,应用微分对策理论得到导弹的最优突防策略,并将突防导弹采用微分对策导引律与比例导引律在几种交战环境下进行了仿真对比,可以明显看出,突防导弹采用微分对策导引律能够较好的完成规避敌方导弹拦截和追击目标的任务。     

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。     

固体火箭发动机总体参数优化设计

在固体火箭发动机总体参数优化设计过程中,数学模型的建立是非常重要的,数学模型建立的好坏直接影响优化计算的精度和适用性。发动机的数学模型包括能量模型和质量模型。能量模型采用了两种方法:(1)美国SPP法中的SPP经验法。(2)统计方法(Landsbaum法)。在统计方法中,采用多元回归分析的方法,编制了计算机程序,进行最佳拟合,得到一种计算固体火箭发动机实际比冲的通用公式[2]。      

反舰导弹对舰空导弹的突防概率动态计算方法

为了实现反舰导弹突防概率的动态计算,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,然后利用伴随技术建立反舰导弹突防概率的解算模型,最终实现突防概率的动态计算。采用该方法解算反舰导弹对舰空导弹的突防概率不仅能保证计算的快速性而且能体现出攻防态势、反舰导弹和舰空导弹的战技术性能对突防概率的影响。     

地空导弹武器系统射击效能评估模型研究

地空导弹武器系统射击效能评估是防空作战中必须进行的环节,受多种因素的综合制约,对其进行科学的定量计算分析,将会对防空作战产生重大的影响。文中应用模糊数学中的模糊综合评判方法,建立了射击效能评估的数学模型,并引入"5分制"的量化方法对评估结果进行了量化处理。最后应用该模型对一实例进行了分析,得到了满意的结果。此模型可为防空作站指挥人员提供重要的决策依据。     

加力燃烧室火焰稳定器截面两态燃油浓度分布计算

研究了气流速度、温度和喷嘴压降、稳定器位置对稳定器截面燃油浓度分布的影响 ,考虑了稳定器对流场的影响 ,应用轨道扩散法计算了模拟外涵温度下稳定器截面燃油浓度的分布。     

基于深度学习的突防控制博弈对象匹配方法CSCD

针对基于博弈理论设计应对多枚拦截弹的协同突防控制方案时需要确定博弈对象的问题,提出了一种基于长短时记忆(LSTM)网络的拦截弹攻击对象匹配方法。基于传统防空导弹飞行时序与流程构建拦截弹飞行轨迹库,以轨迹库为训练样本对LSTM网络进行训练,并以此为基础构建航迹预测模型与对象匹配模型,实现对拦截弹攻击对象的识别。仿真结果表明,该方法能够有效识别拦截弹拦截目标,为后续的巡航弹突防研究提供支撑。