无人飞行器在线航迹规划技术研究

在线航迹规划是针对不确定环境中的航迹规划问题,无人飞行器需要在参考飞行航线的约束下,根据局部地形、地貌、障碍、威胁等信息以及飞机本身机动能力的限制,实时地计算出飞行航迹,并跟随该航迹完成飞行任务。阐述了无人飞行器在线航迹规划的结构框架,分析了无人飞行器动力学约束及威胁场约束,并根据航迹几何建模方法及在线规划算法的国内外研究概况,着重探讨了在线规划算法如A＊算法、Dynapath算法及连续型粒子群优化算法。最后,阐述了无人飞行器在线航迹规划面临的关键问题及发展趋势。     

基于进化计算的无人飞行器多航迹规划

针对飞行器多航迹规划问题展开研究。在分析多峰值函数优化问题的基础上，提出了一种基于进化计算的飞行器多航迹规划方法。该方法通过使用特定的染色体表示方法和进化算子，可以有效利用各种环境信息，处理各种航迹约束。同时，通过引入聚类算法，将种群中的个体按其空间分布进行聚类，生成若干个不同子种群。在进化过程中，所有个体只在各自的子种群内部进化。当进化结束时，每个子种群将分别生成一条各自的最优航迹，从而为飞行器生成多条不同的可选航迹。仿真结果表明了该方法的有效性。     

多飞行器协调航迹规划方法

针对多飞行器的协调航迹规划展开研究，提出了一种基于协同进化的多飞行器协调航迹规划算法。在该算法中，不同飞行器的潜在航迹形成它们自己的子种群，并在于种群内部进化。不同飞行器间的协调关系由航迹的评价函数来实现。同时，通过使用特定的染色体表示方法和进化算子，该算法可以有效利用各种环境信息，处理各种航迹约束，并实时地生成三维航迹。     

一个数字地形跟随系统的飞行试验

先进的战斗机技术综合（ＡＦＴ１）／Ｆ－１６计划，为现在和未来的飞行器研究、发展、飞行试验和论证了新的技术。目前ＡＦＴ１／Ｆ－１６正为近距离空中支援任务探索先进的技术。空防对飞行器完成该任务的威胁令人可怕，为避免被探测，需要飞行器在恶劣的气候、夜间及极低的高度飞行。典型的地形跟随（ＴＦ）系统，应用了高功率前视雷达，扫描预定飞行航迹中可视航线内的地形。现已开发出一个可替代的ＴＦ系统，它利用了一个与下视     

动态战场环境中无人机航迹规划方法研究

采用距离变换方法对动态战场环境中无人机航迹规划问题进行研究。改进了距离变换扩散过程的计算方法，使其能够以更快的速度对大范围复杂环境进行处理。针对战场环境中航迹规划的特点，在考虑航程代价的基础上，提出了基于代价的距离变换方法，将敌方威胁等因素的影响作为风险代价集成到距离变换过程中。通过对威胁值进行设置，规划时可以根据任务态势在航程代价和风险代价间实现协调以满足不同的战术要求。仿真结果表明该方法是一种有效的航迹规划方法。     

基于矢量数据的三维航迹规划方法

提出了基于矢量数据的三维航迹规划方法。通过将威胁数据以矢量的方式与地形等高线结合起来对规划空间进行灵活表述，使得航迹规划可以充分考虑地形／威胁的影响，同时在规划时考虑了低空飞行器性能及其他约束。试验结果表明，该方法可以快速有效地完成三维航迹规划，给出的结果既满足各种约束条件又符合人的直觉。     

飞行器航迹规划研究现状与趋势

介绍了飞行器航迹规划的特点,从安全性、航迹约束、飞行器的协作性以及规划时间等方面分析了飞行器航迹规划的基本需求;对当前国内外航迹规划研究现状进行了阐述,从规划环境表示、约束条件处理、航迹的隐蔽性、算法的实时性、可替换航迹、多飞行器协调规划等方面指出了现有规划方法需要解决的问题;指明了飞行器航迹规划进一步的研究方向。     

一种三维航迹快速搜索方法

本文提出了基于SAS的自动三维航迹规划方法。该方法通过把约束条件结合到搜索算法中去，有效地减小了搜索空间，缩短了搜索时间，从而使三维规划能够用于实时航迹规划。在搜索过程中地形信息得到了充分利用，使算法生成的航迹能够自动回避地形和威胁。实验证明，该方法能够快速有效地完成规划任务，获得满意的三维航迹。     

动态战场环境中无人机航迹规划方法研究

采用距离变换方法对动态战场环境中无人机航迹规划问题进行研究.改进了距离变换扩散过程的计算方法,使其能够以更快的速度对大范围复杂环境进行处理.针对战场环境中航迹规划的特点,在考虑航程代价的基础上,提出了基于代价的距离变换方法,将敌方威胁等因素的影响作为风险代价集成到距离变换过程中.通过对威胁值进行设置,规划时可以根据任务态势在航程代价和风险代价间实现协调以满足不同的战术要求.仿真结果表明该方法是一种有效的航迹规划方法.     

多约束航迹规划与跟踪制导律

研究升力式飞行器多约束航迹规划与跟踪制导律设计。考虑到飞行器为满足任务需求规定了一定范围的禁飞区，为确保滑翔段末状态处于中末制导交班窗口内设置了严格的终端约束，导致传统基于最大升阻比、平衡滑翔策略的航迹规划不适用。针对飞行器在不同空域的动力学特性，结合飞行策略预划分手段分段提出不同状态下的攻角、倾侧角剖面，通过优化剖面构型参数将无穷维轨迹优化问题转化为有限维参数规划问题，完成多约束航迹规划。最后，考虑到气动不确定性带来的轨迹偏差，利用线性二次型调节器以位移加权误差最小为优化指标完成轨迹跟踪制导律设计，实现对规划航迹的在线纠偏，并通过仿真分析验证所提方法的有效性。     

飞行器低空突防中的威胁航线优化技术研究

低空突防中的威胁回避技术是TF／TA^2系统的核心，直接关系到低空突防飞行器的任务生存能力。针对威胁回避的特殊要求，本文提出了一种基于地形可视性分析的威胁危险指标快速计算方法，解决了威胁的量化问题。针对在大范围任务区域内进行威胁航线优化存在计算复杂性和收敛性等问题，本文尝试采用遗传算法对威胁进行优化处理。该方法得到的威胁航线，严格经过出发点和目标点，且尽量远离威胁，有效提高了飞行器低空突防的任务生存率。     

低空突防最优航路规划算法与仿真

基于树型拓扑结构和动态规划理论,通过全局离线规划和局部实时规 划相结合,探讨了一种适合于工程应用的低空突防最优航路规划算法,并采用航 迹剖面坡度/曲率设计方法进行平滑和曲线拟合,利用飞行控制制导系统所需的 控制指令转换,实现了在巡航导弹低空突防综合演示系统上的仿真运行,进一步 验证了算法的有效性。     

基于分层策略的三维航迹快速规划方法

快速航迹规划能力是任务规划系统追求的目标之一。提出了一种基于分层策略的三维航迹快速规划方法。该方法分为两个层次：全局规划和局部规划。全局规划在综合利用战场信息的基础上,利用遗传算法规划出最优或次优的引导点集,该引导点列所在的区域为最优连通域,并且在该连通域内能找到可行航迹,全局规划利用引导点列大致指明了最优航迹的走向;局部规划根据全局规划提供的引导信息和战场信息,利用SAS(Sparse A Search)算法快速规划出满足攻击角度约束的平面可行航迹,高度规划采用速度较快的几何规划方法。仿真实验表明,该方法比SAS规划方法要快,且生成的三维航迹近似最优。     

一种新的最优地形跟随轨迹算法

考虑地形因素和敌方威胁的潜在影响，研究了在安全保障前提下，飞行时间－地形庶蔽程度综合最优的地形跟随飞行轨迹问题， 提出一种新的最优地形跟随飞行轨迹的算法。首先定义了最小危险曲面， 通过坐标变换将飞行器的运动方程变换到该曲面上； 再运用极小值原理， 求出满足飞行时间－地形遮蔽最优的轨迹的微分方程组； 最后用一维搜索算法， 通过寻求微分方程的初值解出了最优轨迹。仿真结果表明该算法所产生的三维轨迹光滑连续， 不仅能紧密跟踪地形， 而且能自动回避威胁和障碍。     

复杂背景下目标模板更新算法研究

在匹配跟踪算法中,模板更新策略是跟踪成败的关键。从复杂背景下的目标跟踪出发,指出固定模板和逐帧模板更新的不足之处,介绍几种性能较好的模板更新策略,并在此基础上提出改进的模板更新方法。同时,为了更好地克服背景光照带来的影响,对普通最小平均绝对差值函数MAD(M in imum Absolute D ifference)方法进行了改进。仿真实验结果表明,该算法能克服诸如烟尘干扰、背景光照变化、地貌起伏等不利因素,能在复杂背景中稳定和精确地进行目标跟踪。     

海洋空间信息安全技术研究

海洋是除外层空间资源以外的人类活动第二大自然空间。在阐述海洋空间概念和信息安全的基础上,指出海洋空间信息安全面临的威胁。分析了海洋空间信息安全威胁的发展现状和趋势;针对海洋空间信息系统的特点,分析海洋空间信息安全任务和技术途径,最后对海洋空间信息安全的关键技术进行提炼和梳理。