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.     

基于威胁评估和扩展Voronoi图的战术飞行轨迹规划方法

针对目前各种基于Voronoi图的路径规划方法在威胁处理过程中存在的问题,提出了一种基于威胁评估和扩展Voronoi图的战术飞行轨迹规划方法。建立了基于贝叶斯网络和模糊逻辑的威胁源威胁度和路径威胁度评估模型,在此基础上建立包括路径威胁度和燃油在内的最优路径代价计算模型。结合扩展Voronoi图的路径生成方法以及Dijkstra路径规划算法,得到了从飞行起点到目标点的能够适应战场态势变化的最小代价路径。最后利用κ-Trajectory路径圆滑算法,得到了与所规划路径等长的圆滑可飞的最优路径。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

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。     

基于遗传模拟退火算法的无人机航迹规划

航迹规划技术是无人机任务规划系统中重要的核心技术之一,无人机飞行空间广阔,需要一种快速搜索最佳路径的方法.首先在飞行区域中建立数字地图模型和防空威胁区模型,在满足无人机飞行约束条件的情况下,为无人机航迹规划提供一种遗传模拟退火算法,充分利用模拟退化算法的概率突跳特性和遗传算法强大的快速搜索能力.仿真结果表明,使用该算法无人机能够自动避开模拟数字地图的威胁区,搜索出一条安全有效航迹,并保证航线的完整性和最优性.     

直升机贴地飞行威胁探测与规避方法研究

直升机在贴地飞行过程中，为保证飞行安全，必须采用传感器系统探测前方威胁信息，本文通过直升机飞行速度、威胁尺寸与机载传感器的各项性能指标之间的量化关系，得出为了全面探测各类尺寸大小的威胁应采用以被动传感器为主、主动传感器为辅的传感器系统。同时基于传感器探测所获得的威胁信息，提出了二维横侧向威胁规避算法，并通过计算机仿真验证了其可行性。     

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。     

改进速度障碍法的无人机局部路径规划算法

针对无人机基于环境感知进行局部路径再规划的实时与安全性问题，提出了一种基于改进速度障碍法的局部路径避障规划算法。将传统速度障碍法拓展到三维空间中，建立三维空间速度障碍模型，将机动性动态障碍物在速度空间中的运动不确定转化为位置不确定，实时性更好，提高了避障水平与安全裕度；通过定义和引入自适应威胁距离，提高了无人机在避障过程中对原航迹的利用率；利用空间几何分析，求解无人机空间自主避障的最优速度，实现局部路径动态实时规划。通过比较分析对遇、追击和交叉3种场景下的局部路径避障规划仿真结果，验证了该算法的实时性、可行性和有效性。     

飞行冲突下改航模型和算法研究

为解决飞行冲突下的改航问题,将不具备优先权的飞机看成是沿预定航路动态移动的威胁体,其保护区即看作该威胁体的威胁区域,建立改进的威胁概率模型——两机冲突概率模型,以确定其临界圆。在考虑改航偏离预定航路飞行代价的基础上,建立了改进的改航模型。针对三种飞行冲突分别给出了相应的改航最优路径规划分析。基于最短航程设计了相应的启发式算法,并对两种场景进行算例仿真。仿真结果表明,该模型和算法是有效可行的,可以很好地处理这类改航问题,为飞行冲突下的飞机规划出相对安全经济的改航路径,以及时解脱飞行冲突。     

飞行器多任务在线实时航迹规划

 针对不确定环境中的飞行器多任务航迹规划问题展开研究,提出了一种基于飞行路线图的两阶段航迹规划框架,航迹规划分成学习和查询两个阶段,环境信息和飞行器约束条件分阶段体现。在该框架下,通过采用一种混合多任务动态航迹规划方法,分别在稀疏路线图上实时搜索初始航迹和在精细路线图上启发式搜索后备航迹,能够在具有预先未知威胁、可变飞行任务的战场环境中实时生成三维航迹。     

基于反预警的反拦截中段规避突防策略

为了充分挖掘多脉冲机动突防的潜力,提高弹道导弹中段机动突防能力,提出一种基于反预警的反拦截中段规避突防策略。首先,分别以脉冲点火点及点火间隔为搜索节点与步长,视敌方拦截系统为威胁源并转化为航迹规划中的约束条件,将多脉冲弹道的设计问题转化成无人机避障航迹的规划问题。然后,在综合考虑敌方探测系统延迟和拦截系统部署及性能的基础上,选取最优的脉冲点火参数。最后,研究了脉冲增量和探测系统延迟对多脉冲规划的影响。仿真结果表明:所提出的突防策略通过多脉冲机动增加敌方预测误差,使其不能收敛与准确预警,当敌方的预测误差收敛且准确预警时,导弹却处于其拦截范围之外,无法进行拦截;能根据获取的最新战场信息,在线下60s内设计出一条多脉冲突防弹道。此外,还能根据任务的需求,提高(降低)导弹的飞行高度、平均飞行速度,缩短(增加)20%~35%的飞行时间。     

威胁级别判断技术的研究

介绍了影响威胁级别的各种因素及威胁级别的计算模型，提出了基于非线性结构的威胁因素对威胁级别的树形权值分配法，给出了各威胁因素隶属度的确定方法。此外，还以某型地空导弹为例，介绍了突防航迹的威胁总量以及速度因素对威胁级别的影响，为进一步开展飞机航迹规划和任务规划研究提供了参考。     

复杂作战环境下空中目标威胁程度评估

对敌空中目标威胁程度评估是一个多因素综合评判问题。文章在建立了来袭空中目标威胁程度指标体系的基础上,综合利用改进的模糊层次分析法和集对分析法建立了评估模型,对复杂作战环境下的空中目标威胁程度进行了评估,仿真实例表明此模型可行。     

基于灰色关联理论的要地防空威胁评估模型

在进行要地防空作战中,对空中目标的威胁程度进行排序,是我歼击航空兵适时恰当进行空中截击和火力分配的前提。文中在对要地防空态势进行分析的基础上,建立了基于灰色关联理论的要地防空威胁排序模型,并给出了一个具体的应用实例,实例表明该模型是可信的。     

基于MATLAB的海上目标威胁程度仿真研究

介绍了MATLAB模糊逻辑工具箱的基础知识和基本用法,以及海上目标威胁程度等级计算的基本方法,并在此基础上提出了运用MATLAB模糊逻辑工具箱进行海上目标威胁程度等级的仿真。根据海上目标威胁程度等级计算的基本要求和模糊推理系统的构造方法,确定了系统各变量的隶属度函数,制定了系统的模糊规则。仿真结果表明,运用MATLAB模糊逻辑工具箱进行海上目标威胁程度等级的仿真,建立系统隶属度函数和模糊规则非常快捷、方便,各输入变量对输出变量目标威胁程度等级的影响非常直观。     

运用多重属性风险评估量化跑道侵入严重等级

随着航空运输业的迅速发展,交通密度逐渐增大,机场跑滑系统越来越复杂,航空安全问题也随之增多,其中跑道侵入是影响航空安全的重要方面.引起跑道侵入的因素多种多样,本文主要研究人为因素对跑道侵入严重性等级的影响,根据跑道侵入严重等级的划分,利用多重属性风险评估模型对跑道侵入严重性等级进行量化,通过实例计算和对所得数据的分析,表明多重属性风险评估模型可为跑道系统提供通用的跑道侵入风险评估方法,并指出实际工作中存在的问题及预防措施.     

基于模糊TOPSIS法的空袭目标威胁评估

针对空袭目标的特点,对影响目标威胁判断的因素进行了分析,建立了属性威胁隶属函数,然后采用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)对空中目标的威胁评估问题进行了研究.通过实例介绍了求解过程,同时也阐明了目标威胁评估与排序问题的一种解决方法     

机场最小起降带长度可靠性设计的研究

评估了对机场存在的现实威胁 ;提出了机场最小起降带长度的确定应和使用飞机的类型和使用期内当地的气象条件联系起来 ;提出了用可靠性设计方法确定最小起降带的长度。本文为战时机场抢修方案的确定提供了参考。     

编队对地攻击威胁评估方法研究

结合编队对地作战的特点,对影响威胁评估的因素进行了分析,采用威胁指数法和G.A.Miller9级量化理论获得各影响因素的特征值,并用相邻比较法确定属性权值,最后应用多属性决策模型对目标进行威胁排序,为指挥员的战术决策提供依据。     

Voronoi图在航迹规划中的应用

航迹规划对军用飞行器完成任务具有重要的意义。Voronoi图由于其特有的简易性,近几年来逐步应用到航迹规划中。给出利用Voronoi图进行航迹规划的方法,针对实际的战场环境以及传统Voronoi图的不足,利用改进后的Voronoi图进行航迹规划。传统的Voronoi图难以满足实际的需要,当威胁体的等级并不相同以及突发威胁体的情形下,必须进行Voronoi图的重构以及航迹的重规划,因此在威胁体的威胁等级不同的情况下介绍了如何重新构造Voronoi图的方法,指出了突发威胁体的情况如何确定该威胁体的等级。最后给出了利用Voronoi图进行航迹规划以及重规划仿真结果,验证了Voronoi图在航迹规划中的可行性。