燃油约束下航迹规划算法研究与仿真

现有航迹规划算法通常不能够综合路径规划过程中的多种约束因素,且很少考虑到推进系统的能力限制,致使规划出的航迹实际不可飞。针对该问题,提出了一种满足飞行器多种机动性约束条件的航迹规划算法。对飞行器在垂直面内的运动状态进行分析,在传统代价函数的基础上提出了以燃油消耗为优化目标的代价函数。仿真结果表明,改进的代价函数能够对航迹进行很好的评价,所设计的规划算法搜索效率高,规划出的航迹实际可飞。     

基于遗传算法的飞行器参考航迹规划

针对飞行器航迹规划问题展开研究,为了规划出最优满意的飞行轨迹,分析了飞行器航迹规划中存在的威胁与自身约束条件,提出了一种关于遗传算法的航迹规划方案,采用改进编码机制对飞行器在已知威胁情况下飞行航迹进行整体规划。取航迹个体只包含一个染色体,每个染色体为一个航迹点序列,随机生成种群,通过选择交叉变异,并将各种威胁和约束条件的影响适当的加入到适应值函数中,得到优化路径进行仿真。仿真结果给出了不同加权比例下所得到的最优航迹,通过仿真验证了算法的有效性。     

应用OBDD和PSL的航迹规划方法研究

航迹规划是决定无人飞行器飞行航迹优劣的关键环节。由于无人飞行器飞行空域广,态势也较复杂,实际规划中常常面临搜索的状态多、收敛时间慢等问题,这成为无人飞行器执行飞行任务的瓶颈,解决的优化策略包括:缩小问题的状态空间以及根据问题的约束条件,在搜索中剪枝。模型检验的经典OBDD(有序二叉决策图)方法是表示状态和状态迁移的高效率的数据结构方法,可以简化状态系统的表示空间;而PSL是一种重要时序逻辑,利用PSL和一阶逻辑描述无人飞行器航迹规划的领域约束,以期在规划中剪枝搜索状态。在使用上述两种优化策略基础上设计了航迹规划搜索算法,并实现了该算法的规划仿真,仿真结果表明该方法是一种有效可行的航迹规划方法。     

一种多飞行器协同航迹规划的新方法

在综合考虑飞行器编队的飞行代价和作战效果的基础上,提出了一种多飞行器协同航迹规划的新思路,将飞行器编队的协同航迹规划与任务分配结合起来考虑,研究基于任务分配的多飞行器协同航迹规划方法.对传统的飞行器航迹规划模型加以改进,重新建立了结合任务分配的飞行器编队协同航迹规划模型.运用遗传算法对构建的航迹规划模型进行仿真验证,结果表明,基于任务分配的飞行器编队协同航迹规划方法,不仅能保证各飞行器选择合理的协同航迹,也使得作战任务可以获得最佳作战效果,有效的提高编队作战的效费比.     

基于遗传模拟退火算法的低空飞行器航迹规划

针对低空飞行器三维航迹规划问题提出了一种将遗传算法和模拟退火相结合的方法,通过把高程数据和各种威胁以及飞行器性能约束相结合建立起约束条件模型.根据飞行器机动性能和低空突防的特点,设计了有效的遗传算子,并使用模拟退火算法能较好地接近全局最优解的优点,抑制了遗传算法的早熟现象.结果表明该算法具有良好的适应性,能满足地形跟随--威胁回避的突防要求.     

基于卡尔曼滤波的轨迹规划高度修正仿真实现

综合地形跟随/地形回避（TF/TA）是新一代低空突防技术,其中的轨迹规划技术是飞行器低空突防飞行控制律设计的重要依据.针对飞行器实时飞行过程中存在各种误差因素影响规划轨迹性能的情况,设计卡尔曼滤波器在实时轨迹规划中对所获取的飞行器高度值进行修正,可以获得比较精确的离地高度信息提供给飞行器,从而增加飞行器的安全系数.建立系统的状态与观测数学模型,在给定初始值和噪声方差阵的情况下进行了仿真.仿真结果显示所设计的卡尔曼滤波器可行,大大减小了组合导航系统误差模型的作用效果.     

低可探测性飞机威胁建模及航迹规划仿真研究

提出了一种利用低可探测性(隐身性)飞机RCS变化特性的航迹规划算法.根据目标RCS与雷达作用距离的关系以及简化的固定翼飞机RCS变化率模型,为以雷达为探测手段的防空系统建立威胁杀伤模型,在综合考虑生存概率和路径距离后给出新的航路威胁代价计算函数,最后采用Dijkstra算法在满足飞行约束条件下对隐身性飞机的航迹规划方法进行了大量的仿真.仿真结果表明隐身性作战飞机结合有效的航迹规划算法可以充分发挥自身低可探测性优势而达到隐蔽突防的目的.     

飞行器整体航迹规划建模/仿真的研究与实现

航迹规划是低空突防过程中的关键技术,目的是得到一条既安全可靠又全局代价最优的三维航迹,是导航系统和控制系统的基础之一.在对整体航迹规划技术进行研究与实现的过程中,详细讨论了威胁建模、地形预处理、航迹规划算法等问题,并采用建模/仿真技术给出了实现流程以及试验结果.规划出的参考航迹能够满足低空突防飞行器进行"地形跟随/地形回避/威胁回避"机动飞行的需要.随着航迹规划问题的解决,建立了"地形跟随/地形回避/威胁回避"为主要手段的低空突防技术论证与试验环境.     

基于三自由度飞行器模型的航迹发生器设计

针对飞行器航迹研究,捷联惯性导航系统的性能评估需要飞行轨迹数据和相应的惯性器件参数,但真实飞行数据较难获得,且不易灵活调整.为了仿真实际的速度、位置、姿态等飞行数据,设计了三自由度飞行器模型的航迹发生器.在建立三自由度飞行器模型的基础上,设计了飞行器的航路飞行控制方案,并实现了多航路点的飞行仿真与导航验证.实验结果表明,算法所产生的飞行轨迹数据和惯性器件数据过渡平滑、符合飞行动力学特点,并且通过调整参数设置能够方便地制定航迹,对于分析和提高捷联惯性导航系统性能具有重要的理论参考价值.     

基于差分进化算法的飞行器航迹规划

提出了一种基于差分进化算法的高超声速飞行器航迹规划方法并进行了仿真验证。建立威胁模型,将威胁模型投影到赤道平面内,利用一个有限项的多项式函数来逼近实际航迹在赤道平面内的投影,使航迹规划问题简化为在一个多项式系数空间中的搜索寻优问题。利用差分进化算法,鉴于高超声速飞行器特点,规划得到赤道平面内的航迹,根据对应关系,最后得到实际航迹。仿真结果表明,生成的航迹自动避开了威胁。