低空突防实时航迹规划计算机方案设计研究

地形跟踪/地形回避、威胁回避(TF/TA2)实时航迹规划计算机是综合TF/TA2低空突防系统的控制核心.系统按照由它产生的最优航迹产生制导指令,并控制飞行器按此最优航迹完成突防任务.本文提出了一种实时航迹规划计算机的设计方案.该方案采用由共享存储器耦合的三个智能模块(即智能总线接口、航迹规划处理机和数据处理机)并行运行的结构,以提高系统的运行速度,满足低空突防对航迹规划计算机的实时性要求.其中,航迹规划处理机和数据处理机的双机互备份降级运行方式提高了系统的可靠性.此外,以闪存为存储介质的内存数据库使系统检索和读取机载数据的速度大大提高,且闪存的非易失性保证了机载数据的可靠性.     

一种基于Hopfield神经网络的TF／TA航迹规划算法

提出一种基于Hopfield神经网络的无人机地形跟随(TF)/地形回避(TA)迹规划方法.该方法将地研信息反映到算法参数连接权中,利用扩展的Hopfield模型结合无人机约束实现航迹安全、合理的规划.仿真实验证明该方法能获得满意的TF/TA航迹.     

一种实用的地形回避/地形跟踪算法

给出了一套地形回避/地形跟踪算法,即动态规划法与线性规划算法,根据即时的飞行任务、地形数据、威胁区信息与天气情况等,可以实时在线地规划出有人驾驶或无人自主控制的飞行器的三维最优飞行轨迹。该算法与软件包在F-16战机的地形回避/地形跟踪系统的升级改造中得到了成功应用。     

突发威胁下的航迹规划问题研究

提出采用一种结合三角网格退化、变域动态规划以及航迹优化的方法来解决突发威胁下的航迹规划问题。针对无人飞行器航迹规划中应对突发威胁存在时间延迟过长问题,采用一种速度较快的退化网格方法,有效提高了重规划的速率。在动态规划中,采用一种有向变域动态规划方法,进一步缩短了路径生成的时间。仿真结果显示,该方法能有效减少时间延迟过长问题,并满足地形回避和威胁回避的要求。     

改进遗传模拟退火算法的航迹规划方法研究

建立了基于真实地形数据和火力威胁区的航迹规划空间模型,结合具有概率突跳特性的模拟退火和群体并行搜索的遗传算法的特点,提出了一种改进遗传模拟退火算法的飞行器航迹规划方法。使用该算法对飞行器的攻击航迹在数字地图下进行了仿真验证,结果表明该方法是一种有效的航迹规划方法。     

地形跟踪/地形回避飞行器航迹优化

提出了一种新的地形跟踪／地形回避（ＴＦ／ＴＡ）飞行器透迹优化方法,该方法将地形、威胁和障碍综合在一起用特定的地形模型来描述,并通过将地形模型与飞行器运动方程有机结合,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题,最后利用极大值原理给出了航迹优化算法,算法生成的航透既能以给定的高度跟踪地形又能自动回避危险和障碍物。     

基于隐身的三维航迹规划研究

为提高飞行器对地攻击效能,必须对其三维航迹规划技术进行研究。考虑到威胁并非不可穿越,建立了间歇式暴露模型;通过考虑飞行器姿态变化对暴露范围的影响,建立了飞行器战术隐身模型;对传统稀疏A*算法进行了改进,有效提高了规划速度,在此基础上提出了具有实时规划能力的分步规划算法,并给出了解决在线重规划的方法;最后,在真实地形下进行了仿真验证,仿真结果证明了所建模型及算法的有效性和实用性。     

基于PH曲线的多无人飞行器协同航迹规划研究

随着无人飞行器智能化的发展,如何使其在动态环境下避开运动威胁,并能协同以规定的时间和角度进行攻击,从而顺利完成作战任务成为研究热点.基于Pythagorean Hodograph(PH)曲线进行在线航迹规划,提出了分布估计算法和差分进化算法相结合的方法进行航迹参数寻优,并给出了在线避障多无人飞行器协同航迹规划方法,仿真试验结果表明加入速度预测的多无人飞行器协同航迹规划方法的有效性.     

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。     

基于威胁网的飞行器航迹快速搜索算法

提出了一种基于威胁网的飞行器航迹快速搜索算法。该方法能够在具有未知威胁的飞行环境中在线进行实时航迹规划。首先根据获得的先验信息建立威胁网．其次在建立的威胁网上确定出一条安全走廊，最后在安全走廊的基础上进一步细化从而得到一条最优航迹。当飞行环境中有预先未知威胁出现时．该方法可根据更新后的信息局部修正受影响的航迹来获得新的全局最优航迹。仿真结果表明，该算法能够有效地进行实时规划，获得较满意的航迹。     

航迹规划中数字地图的设计与应用

针对低空突防中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,飞行最小危险曲面（ＳＯＭＲ）及该曲面拟合与数字地图生成的方法,并通过坐标变换将飞行器的运动方程变换到该曲面上,从而将地形和威胁因素引入飞行器运动方程,运用极小值原理,提出了飞行时间－地形遮蔽最优ＴＦ／ＴＡ＾２轨迹性能指标。给出了地形数据库加载模型,并完成了将高程数据库加载到航迹规划中的仿真。仿真结果表明,该算法不仅能紧密跟随地形,     

Novel minimum time trajectory planning in terrain following flights

A new methodology has been proposed to enhance inverse dynamics applications in the process of trajectory planning and optimization in terrain following flights (TFFs). The new approach uses a least square scheme to solve a general two-dimensional (2-D) TFF in a vertical plane. In the mathematical process, Chebyshev polynomials are used to model the geographical data of the terrain in a given route in a manner suitable for the aircraft at hand. The aircraft then follows the modeled terrain with sufficient clearance. In this approach the terrain following (TF) problem is effectively converted to an optimal tracking problem. Results show that this method provides a flexible approach to solve the TFF problem especially in conditions where the existing terrain to be flown over is not mathematically well behaved     

超低空突防中地形跟随/回避技术

 由于防空武器日臻完善,中、高空突防已不可取。但超低空突防,则因地形遮断,地杂波影响,地面雷达很难发现超低空目标。又由于目标太近太快,很难跟踪瞄准,生存率很高。因之,最近二十年来,超低空突防技术日益得到重视和发展。目前已有地形跟随（TF.Terrain.Following）、地形回避（Terrain Avoidance）、地形匹配（Terrain Matching）、障碍回避（Obstacle Clearance）等技术。地形回避是不改变飞行高度高左右转弯从前方障碍中的空挡穿插过去的飞行技术。     

基于多轨迹预测的飞机近地防撞技术研究

针对飞机近地飞行安全问题,提出了一种基于多轨迹预测的飞机近地防撞技术实现方法。建立了飞机近地防撞功能触发的架构逻辑和评价标准,设计了一套六自由度多轨迹实时预测的轨迹预估算法和防撞控制算法,将近地防撞模型与飞机模型结合起来,在数字仿真环境中验证整套算法的合理性。结果表明,基于多轨迹预测的飞机近地防撞算法实时性好,飞行轨迹预测准确性高,逻辑架构鲁棒性强,易于成果转化,具有很高的工程应用价值。     

复杂环境下考虑动力学约束的翼伞轨迹规划

翼伞系统具有大惯性、强非线性等特征,而基于传统质点模型所规划的目标轨迹难以满足复杂环境下的系统动力学约束,因此在轨迹规划中采用高自由度动力学模型也就成为了计算翼伞真实运动轨迹的必然趋势。然而,翼伞的动力学模型更加复杂,目前迫切需要解决的问题就是保证规划轨迹平滑、稳定。针对该问题,本文将建立精确的翼伞六自由度动力学模型,将其引入翼伞归航的轨迹规划中,并通过改进高斯伪谱法,设计一种基于分段点规划、离散点初次规划、离散点自重构的三阶轨迹优化策略。仿真结果表明,所提算法可解决传统算法在应用动力学模型后难以得到稳定轨迹的问题,并实现复杂环境下的精确地形规避,确保规划轨迹满足翼伞的非线性动力学约束。     

加强机载交通和地形避撞告警功能提高自治飞行能力

从飞机的安全间隔保障和空中避撞告警，以及飞机的地形避撞和近地警告两个问题的现有手段和正在发展中的某些新概念、新技术出发，说明交通和地形信息资源的开发利用，有助于更好地增强机上信息环境，发挥交通和避撞的告警和显示功能，提高自治飞行（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＦｌｉｇｈｔ）能力；在未来空域环境中过渡到飞机避撞责任由驾驶员和管制员双方分担。重点介绍机载间隔保障系统（ＡＳＡＳ）概念，其所用的广播式自动相关监视（ＡＤＳ－Ｂ）和驾驶舱交通信息显示（ＣＤＴＩ）技术，此外也介绍预测型近地警告和利用地形数据库的仿前视地形复现技术。