3D-Route Planning Method to Realize Missile Cruise Flight

In order to increase the aircraft's survival in the flight mission, it is necessary to carry out flight mission planning, which includes TF/TA2(terrain following/terrain avoidance/threat avoidance). An approach to 3D-route planning based on A heuristic search algorithm was selected to determine the routes of fiber optic guidance missile's cruise segment. The cost function was discussed, which was mainly related to the physical obstacle, threat exposure, and aircraft performance characteristics. The digital map techniques were presented, which included setting “no-go” area according to fiber's safety requirement. The optimal or the sub-optimal route was obtained, while the cost function constraints were satisfied and the stored terrain obtained from a real terrain was digitized. The algorithm is validated through simulation and can fulfill the route planning task which focuses on the cruise segment of fiber optic guidance missile.     

一种用于低空飞行的在线航迹重规划方法

研究了飞行器在低空飞行时的在线航迹重规划问题，并提出了一种新方法。通过引入最小威胁曲面的概念生成三维航迹搜索空间，利用一个有限项的多项式函数来逼近最小威胁曲面中的三维航迹在二维水平面内的投影，将航迹规划问题转为在一个一元函数多项式系数空间中的搜索寻优。利用粒子群优化算法完成优化，并借鉴预测控制中滚动时域优化的思想，以在线滚动进行优化的方式完成航迹的在线重规划。实验表明该方法能够规划出合理的航迹并满足实时性要求。     

多重威胁下的无人机自主避障航迹规划

无人机作为一种新兴的无人作战力量和不可或缺的民用设备,现已渐渐融入到国家安全和社会发展中的各个方面,航迹规划是保障无人机顺利完成既定任务的核心环节.为解决规划空间存在诸多静态和动态威胁的实时航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域的无人机自主避障航迹规划方法.首先将航迹规划模型构建为单目标函数优化问题,根据无人机简化运动学模型和约束条件,采用滚动优化策略生成最优航迹序列;然后对最优航迹序列之间的航迹再一次采用滚动优化策略产生子序列,综合考虑威胁和飞行约束,利用负梯度下降法搜索航路点,采用遗传算法对子序列进行规划;最后经反复滚动迭代优化可得近似全局最优航迹,同时利用贝塞尔曲线对航迹进行处理,使其表征实际的飞行航迹.实验仿真结果表明:验证了模型的合理性和方法的有效性;具有良好的威胁规避能力并能规划出一条光滑航迹;与全局规划方法相比,该方法减少了收敛时间,实时性更强,能够快速、鲁棒地收敛到近似全局最优解.     

Multi-objective route planning approach for timely searching tasks of a supervised robot

To performance efficient searching for an operator-supervised mobile robot, a multiple objectives route planning approach is proposed considering timeliness and path cost. An improved fitness function for route planning is proposed based on the multi-objective genetic algorithm （MOGA） for multiple objectives traveling salesman problem （MOTSP）. Then, the path between two route nodes is generated based on the heuristic path planning method A ＊. A simplified timeliness function for route nodes is proposed to represent the timeliness of each node. Based on the proposed timeliness function, experiments are conducted using the proposed two-stage planning method. The experimental results show that the proposed MOGA with improved fitness function can perform the searching function well when the timeliness of the searching task needs to be taken into consideration.     

飞机路线多目标决策研究

针对多目标飞机路线规划难的问题,建立了多目标规划模型,提出了一种基于ELECTRE-IV的遗传算法。先是周期为一日的航班串的编制;而后是周期为三日的航班环的编制;最后是航班环的多目标筛选,将一个航班环作为一个遗传因子,由这些经过筛选的满足条件的遗传因子构成的染色体就是一个飞机路线方案。通过理论分析及实际案例证明了该算法的可行性。     

人工免疫算法路径规划在林火救援中的应用

为解决复杂环境下双机林火救援路径规划问题,提出用人工免疫算法规划三维飞行航迹。借鉴人工免疫算法规划机器人路径的方法,通过考虑飞机飞行特性和双机路径规划的要求,为双机异地出发同时到达规划出三维飞行路线,并对算法的主要影响因素进行了分析和估计,获得规划航迹的最优参数,用于设计安全高效的飞行航迹。研究结果表明,该方法能规划出复杂环境下双机飞行航迹,利用参数优化后的人工免疫算法不但能快速有效地规划三维航迹,而且丰富了航迹规划方法研究。     

正交多智能体算法求解管网直接优化调度模型

针对传统遗传算法存在高维空间寻优能力较差的问题,提出采用正交多智能体算法求解管网直接优化调度模型.对智能体的随机初始种群进行正交操作,得到较优初始种群,通过智能体的竞争和自学习,找到较优解.结果表明:与正交自适应遗传算法相比,正交多智能体算法具有更强全局搜索能力和更快寻优速度,并且正交多智能体算法优化方案较大提高了水泵运行效率,可节电2.96%.     

自主水下潜器全局规划及其仿真方法研究

应用遗传算法设计出二维/三维全局规划器,用于解决自主水下潜器在大范围海洋环境中自主全局路径规划的问题.规划空间采用栅格法离散建模,染色体采用十进制可变长编码方式,基于领域知识设计了初始种群生成算法和五种遗传算子;基于三维建模软件与视景技术建立了半实物虚拟仿真系统,通过设计不同的使命案例对全局规划算法进行了仿真验证.结果表明:该规划算法具有路径描述简单清晰、算法收敛速度快、求解效率高的特点,满足了使命规划的安全性和可行性要求.     

一种基于改进遗传算法的机器人路径规划方法

在应用遗传算法进行机器人路径规划时,为了解决传统遗传算法"早熟收敛"和"收敛速度慢"的问题,设计了一种用于路径规划的改进遗传算法.该算法根据规划问题的具体要求,对染色体编码,种群初始化等操作进行了改进,编码采用二维浮点数变长度的编码方式,种群初始化采用知识启发的策略,以加快收敛速度.在控制参数设定方面引入自适应调整控制参数.采用MATLAB软件进行仿真,将改进算法与标准算法进行对比,结果得出改进算法缩短了路径长度和运行时间.证明了本算法的正确性和高效性.     

Finite-time adaptive formation control for multi-agent systems with uncertainties under collision avoidance and connectivity maintenance

In this paper, the problem of adaptive finite time formation control is investigated for double integrator multi-agent systems with uncertainties. Firstly, considering the multi-agent systems with uncertain dynamic reference and external bounded disturbance, a distributed adaptive estimator control algorithm is designed to realize formation tracking control in finite-time. It is important that the collision avoidance and maintaining connectivity of the multi-agent systems are realized by constructing an effective potential function based on distance constraints. On the other hand, the problem of formation production control for the double integrator systems is discussed with desired formation shape in finite-time. Achieving four control objectives is the main contributions in all the phases, including the estimation of uncertainties, collision avoidance, connectivity maintenance, and finite-time convergence. Finally, an application example of the formation production control is presented to verify accuracy of the proposed theoretical method.

     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

飞行模拟用三维数字地形动态修改技术研究

三维地形是飞行模拟视景系统中的一项重要研究内容,研究三维地形的数据结构、模型表示方法及大场景的可视化显示和动态修改的技术意义重大。文中介绍了DEM数据模型的规则网格模型、等高线模型、不规则三角形网模型,利用O penGL实现了三维数字地形的算法模拟和真实DEM数据模型的可视化显示。在地形绘制和显示的基础之上,从地形的单点、多点修改出发对三维数字地形动态修改做了研究,并给出了地形区域修改的方法。     

基于改进合同网协议的半导体封装测试工厂启发式产能平衡优化

针对半导体封装测试工厂生产制造过程中生产计划分配的交互性问题,运用分布式多Agent技术,对生产分配过程进行模块化封装。在传统合同网协议基础上进行改进,嵌入"产能注册矩阵"的模式构建了多Agent协商策略模型,提出了智能体间招标—投标—中标的交互机制。对投标过程的产能平衡问题,运用启发式算法进行了优化。通过S企业生产计划实例分析和传统MRPⅡ方法投标结果对比,验证了改进的合同网协商模型和启发式算法对生产任务分配和产能平衡具有相对优良的投标完成率和相关系数矩阵。     

基于半自由飞行模式的多机协同航路规划

为改善传统自由飞行模式与集中管制模式的运行效能,本文提出一种用于民航空管系统的半自由飞行模式,并在该模式下研究多机协同航路规划问题.首先介绍半自由飞行空中交通管制系统的工作模式,然后设计了半自由飞行空中交通管制系统中最重要的多机协同航路规划方法.该方法基于实时动态网格和协同动态规划算法,在满足所有安全约束的前提下,实时...     

面向航程能力的固体火箭发动机方案设计优化

为解决飞行器航程最优为目标的固体火箭发动机方案设计优化问题,在固定规模约束下建立了复杂三维发动机装药、壳体和喷管的几何参数化模型及推力、质量的性能模型,同时,根据助推滑翔飞行器飞行环境严酷、性能要求高等特点,建立了多约束飞行器航程能力评估模型,然后采用改进自适应Legendre-Gauss-Radau伪谱法评估当前发动机方案对应的飞行器最大航程,构建了含约束的混合整数参数优化问题。针对高耗时混合整数参数优化问题,引入Kriging代理模型,对实数型序列近似优化算法进行了调整,加入了整数约束。针对传统全局加点准则收敛速度慢的问题,提出了局部增强策略,并进行了数值验证。仿真结果表明：采用改进自适应伪谱法得到的飞行轨迹满足全部约束要求,相对于初始固体火箭发动机方案,优化后的发动机方案对应的最大航程提升了12.89%,改进算法的优化结果与遗传算法一致,但耗时函数的调用次数仅为后者的2%,且相比于传统序列近似优化算法,该算法具有一定的全局搜索能力,有效改善了收敛速度。     

多无人机协同四维航迹规划的改进的Tau-H策略

为了在满足多类约束条件的前提下进行多无人机（UAVs）协同飞行的航迹规划及优化,提出改进的Tau-H运动策略.在常用的Tau-H运动策略基础上,通过在运动间距表达式中引入初速度的相关项,克服了固有的仅能考虑始末速度为零的情况的缺陷,可以实现无人机始末非静止的到达时间和速度的四维运动匹配.利用粒子群算法（PSO）搜索各无人机的初始耦合系数,形成全局航迹预规划;建立各无人机间的通信拓扑,采用采样间隔与冲突判断双驱动的滚动优化方法,求解局部再规划问题,实现航迹不断更新.通过对算例的仿真表明,基于改进的Tau-H策略得到的航迹可飞性好,安全性高,能够满足连续型多无人机航迹规划及优化的应用需求.     

多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划

为提高无人作战飞机(Unmanned combat aerial vehicle, UCAV)协同实时航迹规划的实时性和可操作性,针对多架UCAV协同执行对地作战任务过程中的协同实时航迹规划问题,提出一种基于自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法(Sine cosine optimization algorithm with self-learning strategy and Lévy flight, SCASL)的多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划方法.首先,构建三维任务空间模型并根据UCAV平台性能设计了飞行速度、飞行高度、相对距离以及威胁规避等约束条件;其次,基于UCAV的三自由度运动学和动力学质点模型设计了协同实时航迹规划的决策变量;最后,根据UCAV作战使用战术原则构建了目标函数将协同实时航迹规划问题转化为优化问题,采用所提出的自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法对模型进行求解,并采用病毒搜索算法(Virus colony search, VCS)求解模型作为对比实验.仿真结果表明,同等条件下,VCS求解模型得到的仿真结果满足协同性要求但不满足实时性要求,SCASL求解模型得到的仿真结果满足实时性与协同性要求,验证了本文所提出的基于SCASL的多UCAV协同实时航迹规划方法的有效性与优越性.     

Rapid Optimal Generation Algorithm for Terrain Following Trajectory Based on Optimal Control

Based on the optimal control theory, a 3-dimensionnal direct generation algorithm is proposed for antiground low altitude penetration tasks under complex terrain. By optimizing the terrain following(TF) objective function, terrain coordinate system, missile dynamic model and control vector, the TF issue is turning into the improved optimal control problem whose mathmatical model is simple and need not solve the second order terraind erivative. Simulation results prove that this method is reasonable and feasible. The TF precision is in the scope from 0.3 m to 3.0 m, and the planning time is less than 30 min. This method have the strongpionts such as rapidness, precision and has great application value.     

机载LiDAR航线规划系统的设计与实现

航线设计是机载LiDAR航飞过程中的重要环节,而传统航线设计方法没有考虑地形信息,也就无法准确计算出航线的扫描范围,在高山区域可能会出现航摄漏洞的情况.在深入研究机载LiDAR航线设计原理的基础上,开发出一套基于DEM的机载LiDAR航线规划系统.实验表明,文中系统不仅能够计算出最优的航线飞行方案,同时能够根据DEM实时查看设计航线的覆盖范围.     

基于自适应在线遗传PID的监测网络拓扑控制研究

针对煤矿井下工作面环境复杂、无线传感器网络节点能量有限和通信易受干扰等实际特点,为了解决网络连通性、链路可靠性和能耗的问题,提出了一种基于自适应在线遗传PID的井下工作面无线传感器网络的拓扑控制算法.在局部平均算法的基础上,将控制算法和生物智能算法引入到WSN的拓扑控制中,可以克服现有的拓扑控制算法存在的收敛速度慢、算法不稳定等缺点,有效地提高能耗有效性和收敛速度.结果表明:将控制思想和人工智能引入到拓扑控制优化,与局部平均算法对比,节点平均启动能耗降低了84%,启动网络所有节点消耗的能量降低了60%～70%;启动时耗提高9.2%～12.7%,提高了收敛性和能效性.