无人机航路规划技术研究进展

无人机航路规划问题本质是多约束条件下,多目标函数求极值的优化问题.规划出满足任务要求、导航、安全性等约束的较优航路,对提高无人机的武器系统性能有重要意义.通过对无人机航路规划的研究,对无人机航路规划问题进行了概括和总结,阐述了无人机航路规划的框架结构以及静态全局规划和动态局部规划方法的研究现状.分析了近年来常用的几种规划算法,着重分析了启发式算法以及遗传算法.在此基础上,对今后的研究方向进行了展望.     

基于遗传算法的无人机协同侦察航路规划

无人机将成为侦察卫星、有人驾驶侦察机的重要补充与增强手段 ,成为未来战场上广泛应用的一种侦察工具。为了提高无人机 (UAV)的侦察效率 ,在执行侦察任务前必需规划设计出高效的无人机侦察飞行航路。针对这一问题 ,本文提出了一种侦察效率指标评估的计算方法 ,解决了航路规划中的侦察效率量化问题。考虑在大范围任务区域内进行侦察航路优化存在计算的复杂性和收敛性等问题 ,本文采用遗传算法对侦察航路进行了优化处理。通过该方法得到的侦察航路可以有效地提高无人机的侦察效率。     

投掷激光制导炸弹后无人机的航路规划

对地攻击是无人机在现代战场中的重要应用之一。以无人机为平台,以激光制导炸弹为武器,在满足对目标进行连续照射的前提下,研究了投放武器后无人机的航路规划问题。以攻击后无人机航路必须遵守的3条原则为基础,得出了3种可行的航路方案。通过仿真,验证了3种方案的可行性。通过对3种方案优缺点的比较,得出了每种方案的优、缺点。     

基于改进RRT算法的无人机航路规划与跟踪方法研究

为了使航路规划算法在三维动态环境下能够快速规划出较优可行航路,基于快速扩展随机树算法(RRT),对规划航路点进行了无人机飞行动力学约束,并且设计了局部航路动态优化策略。针对传统的航路跟踪控制律跟踪较为曲折的航线时跟踪误差较大的问题,通过将规划算法得出的姿态指令引入姿态控制回路的方式,提高了航路跟踪控制算法的快速性与准确性。在此基础上,搭建了无人机验证平台,利用该验证平台完成了无人机自主避障飞行试验,对算法的有效性进行了验证,并对算法性能进行了评估。     

大型飞机运行高原航线的飘降供氧分析

飞机在巡航中出现发动机失效和座舱失压是航空公司运行需要预防的两个重要风险点。如果在高空巡航时出现发动机失效,飞机的剩余推力不足以平衡阻力,不能继续维持在高空适当     

基于大圆航线的RNAV航路规划

目前,航空公司在进行飞行计划的制定时,全部采用航行情报资料标注的航线网络数据,而航线网络数据是基于导航台的等角多圆锥投影得到的等角航线要素。装载有区域导航(RNAV)计算机的飞机在航行过程中采用的航线模型是简化的大圆航线。由于地空采用的航线模型不同,导致运营计划数据和实际飞行数据产生误差。利用大圆航线计算模型重新规划航路,将航路点调整到起飞机场与着陆机场构成的大圆航线上,不但降低了运营计划数据和实际飞行数据之间的误差,而且可以缩短航程,提高航空公司的运营效益。经计算,从白云机场至洛杉矶机场,调整航路点纬度以后航线距离缩短至11 728．9 km,比目前的飞行距离缩短 295．5 km,约2．46％。     

相邻高度层上穿越飞行中纵向间隔的评估．

从概率论和交叉航路模型出发,研究了飞机在穿越高度层时的碰撞概率,分别给出飞机同向和反向飞行时的碰撞概率模型;同时评估了飞机初始距离对碰撞概率的影响,分析了两者之间的关系。本文也提供了一种计算穿越高度层的碰撞概率的方法,在研究飞机穿越高度层的碰撞风险时,本结论可以作为参考依据。     

危险天气下航班等待与改航的实时集成优化

为了提高航班准点率,降低危险天气对航班飞行的影响,同时考虑等待策略和改航策略,进行实时空中交通流量管理的研究。以改航起始点至改航结束点间的总航行时长最短为目标,安全可行性、技术可行性为约束,建立了数学模型,并设计了两阶段求解算法,先基于遗传算法优化等待时长和改航路径,再基于"化曲为直"和"二分法"的思想调整改航路径,得到了最佳等待时长和改航路径。仿真结果表明,该算法得到的实时优化结果优于几何切线法;相比静态改航,更能提高空域利用率;相比单独考虑等待策略,总航行时长降低了17.04%;相比单独考虑改航策略,总航行时长降低了3.98%;验证了危险天气下航班等待时长与改航路径实时集成优化在实时空中交通流量管理中的有效性。     

Collision risk-capacity tradeoff analysis of an en-route corridor model

Flow corridors are a new class of trajectory-based airspace which derives from the next generation air transportation system concept of operations. Reducing the airspace complexity and increasing the capacity are the main purposes of the en-route corridor. This paper analyzes the collision risk-capacity tradeoff using a combined discrete–continuous simulation method. A basic two-dimensional en-route flow corridor with performance rules is designed as the operational environment. A second-order system is established by combining the point mass model and the proportional derivative controller together to simulate the self-separation operations of the aircrafts in the corridor and the operation performance parameters from the User Manual for the Base of Aircraft Data are used in this research in order to improve the reliability. Simulation results indicate that the aircrafts can self-separate from each other efficiently by adjusting their velocities,and rationally setting the values of some variables can improve the rate and stability of the corridor with low risks of loss of separation.