动态环境中无人作战飞机的滚动航路规划

提出了一种应对威胁环境信息动态变化的滚动航路规划方法。借鉴预测控制滚动优化理论,研究了航路的规划过程和滚动窗口内局部子目标与局部子规划,描述了算法步骤,讨论了算法收敛性。该算法不仅适用于二维空间或三维空间的实时滚动规划,而且还可以扩展成为一种针对动态环境和移动目标通用的模型框架。仿真结果表明,算法能够找到一条满足约束、整体较优的可行航路。     

基于进化算法的雷达对抗侦察无人机航路规划

雷达对抗侦察无人机在执行任务前要根据战场环境预先规划好最优路径。全面考虑战场环境威胁约束、机动性能约束和侦察任务约束,综合轮盘法、最优保存策略和6种进化算子形成进化算法,并对航路规划问题进行求解。仿真结果表明,利用约束量化方法和进化算法对雷达对抗侦察无人机进行航路规划是可行的。     

基于进化算法的多无人机协同航路规划

以突防航路时域协同指数、空域协同指数、突防时长指数和受威胁指数为规划目标,以最小直线航路段长度、可飞空域、续航能力和进入任务航路方向为约束,构建了多无人机协同突防航路规划模型。结合模型特点,利用合作型协同进化遗传算法对该模型进行求解。     

基于图论的电视指令制导空地导弹航路规划

针对电视指令制导空地导弹的作战使用特点,建立了导弹航路代价模型,分析了影响导弹航路规划的距离和角度约束,基于图论理论并采用逆推方式实现了导弹的航路规划并给出了导弹发射区。仿真结果表明,所得航路不仅满足导弹的各种使用限制、路径最短,还可以有效地规避航路中的威胁,提高导弹的生存概率。     

基于多目标动态威胁的潜艇航路规划建模与求解

为增强航路规划算法的适用性,充分考虑潜艇面临的动态威胁,建立并求解了基于多目标动态威胁的潜艇航路规划模型.首先,介绍了微分对策的基本理论,指出其在处理航路规划问题方面的优越性;其次,引入了基于单目标威胁的航路规划模型,并采用微分对策对其进行了描述和求解;最后,在单目标威胁模型的基础上,推导了基于多目标动态威胁的潜艇航路规划模型,建立了对策的状态变量、控制变量及其约束、状态方程与微分对策模型,并给出了其微分对策的系统解.数值求解结果表明:该算法可较好地解决动态对抗问题,只需确定界栅和最优策略即可,同时该航路规划算法简便易行,具有较强的适用性.     

基于改进ACO算法的多UAV协同航路规划

针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)在执行任务过程中遇到的诸如敌方防空火力、地形障碍及恶略天气等各类威胁源,采用威胁源概率分布的方法进行威胁的量化处理,构建任务空间的威胁概率密度分布图,有效消除了威胁源的差异性。根据UAV在任务飞行过程中的性能约束与时、空协同约束,同时考虑任务过程中UAV的损毁概率最小、任务航程最短,构建了相应的综合任务航路代价最优化目标函数。结合传统蚁群优化算法(Ant Colony Optimization,ACO)在解决此类问题中的不足,给出了相应的改进策略,提出采用协同多种群ACO进化策略来实现多UAV在满足时、空协同约束下的协同航路规划。通过相应的仿真计算表明,改进后的ACO协同多种群进化策略算法更适用于多UAV协同任务航路规划问题,具有一定的实用性。从而为多UAV协同任务航路规划问题的求解提供了科学的决策依据。     

高超声速滑翔式飞行器再入轨迹多目标多约束优化

轨迹优化是高超声速滑翔式飞行器关键技术之一.为避免间接法求解轨迹优化问题时对初值敏感以及伪谱法求解轨迹优化问题中难以处理航路点和禁飞区等问题,提出采用基于Akima插值多项式的直接法求解高超声速滑翔式飞行器再入轨迹优化问题.以驻点热流密度最小和到达目标点时间最小为优化目标,考虑了终端约束、航路点约束、禁飞区约束、动压约束、过载约束等约束条件.仿真结果表明:采用的插值方法可以减少插值过程中的控制变量越界问题;得到的Pareto前沿具有良好的分布性,在初步设计时能够给设计者较大的选择余地;和文献中的单目标优化结果相比,本文所采用的算法也具有较好的寻优能力.     

基于免疫遗传算法的无人机航路规划

基于免疫遗传算法的原理,建立了一种在三维复杂地形下,协同考虑地面等待和任务执行两阶段的无人机航路规划模型.首先,使用了生成三维等效地形图的方法;其次,根据所得的地形图,提出了一种改进的分组寻优免疫遗传算法用于搜索最优航路,提高了搜索效率.该算法先用预处理解空间和免疫记忆特性的方法来产生初始解群体,再用免疫遗传算法的特性搜索满足无人机机动特性约束的航路点集,最后使用准均匀B样条曲线,将航路点连接起来的有向线段进行修改、光顺,使航路安全可飞.仿真的结果证明采用的模型是合理有效的.     

基于遗传算法的航路规划模型研究

航路规划模型问题是飞行器航路规划研究的一个重点问题。目标函数模型设计的合理与否,对航路规划的效率及准确度将产生十分重要的影响。在建立连续的威胁概率函数模型、构建航路规划目标函数模型时,将遗传算法应用到航路规划中,通过仿真计算验证模型有效性。     

基于航路点跟踪的AUV回收控制

针对军事侦察和海洋观测领域中对自主水下航行器(AUV)自主回收能力的需求,研究了AUV自主回收中的航路点跟踪控制问题.在海流干扰作用下,设计航路点规划跟踪路径,然后运用自适应滑模方法设计AUV的动力学控制规律.采用横向跟踪控制算法,使AUV精确地沿着规划的运动路径进入回收器中.仿真结果表明,所设计的控制规律是有效的,AUV能较好地完成航路点的跟踪任务,并最终到达回收器中实现了对接.     

滑翔飞行器多目标弹道优化的进化-配点混合求解策略

针对高超声速滑翔飞行器弹道多目标优化问题,综合考虑计算效率和精度,结合分解进化算法与配点法提出一种混合求解策略。根据滑翔飞行器动力学模型和弹道设计中需要考虑的约束条件,建立飞行器多目标弹道优化模型。利用控制量离散化方法将多目标弹道优化问题转化为带约束的多目标参数优化问题,并采用罚函数法处理约束条件,随后利用分解多目标进化算法进行求解。为了提高弹道优化的精度,将椭球聚合法与配点法相结合,以多目标进化算法得到的Pareto解作为初始解进行迭代求解。通过典型的复杂约束多目标弹道优化的算例表明,所提出的混合求解策略能够获得满足复杂约束要求的Pareto最优解集,实现有效的多目标弹道优化。     

求最大数目不相交多约束QoS路由的一种新方法

针对多约束QoS路由问题中从资源点到目的点的最大数目的不相交路由,文章给出了一种基于罚函数与整数规划的求满足QoS约束的最大数目的互不相交路由算法。该算法利用了路由模型的结构特性,使整数规划问题转化为线性规划问题,初步的算例表明算法是有效的。     

求解非线性规划的小生境遗传模拟退火算法

提出了用小生境遗传模拟退火算法求解带复杂约束的非线性规划问题。首先分析了遗传算法＂早熟＂收敛以及局部搜索能力弱的不足,由此引入小生境以增加种群多样性,并抑制＂早熟＂收敛现象,同时引入模拟退火算法以增强局部搜索能力,改进进化后期收敛速度慢的不足,最后结合典型非线性规划算例验证了混合算法的效率、精度和可靠性。     

利用迭代线性约束最小二乘方法实现不规则阵列的方向图综合

研究了用自适应波束形成技术实现不规则阵列的方向图综合问题,改进了应用于方向图综合的迭代线性约束最小二乘方法,改进后的算法提高了数值稳定性和对随机稀疏阵的适应性。对特定的阵列如果指定的理想方向图无法达到,该算法可以获得最好的逼近。仿真结果验证了算法的性能。     

具有模糊系数约束的多目标线性规划

研究了一类具有模糊系数约束的多目标线性规划问题.根据各目标函数的梯度方向来量化目标之间的冲突程度,以此提出了一种确定目标权重的新方法,然后基于惩罚函数运用梯度上升算法求问题的有效解.最后给出了一个数值例子.     

复杂海战场环境下AUV全局路径规划方法

针对无人自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)在复杂海战场环境中路径规划时环境模型复杂、约束条件多的情况,建立了包括战场地形、敌方威胁、障碍物和海流场等在内的比较完善的海战场环境模型。以AUV航行时间、威胁时间最短为优化目标,给出了一种基于振荡型入侵野草优化(Invasive Weeds Optimization, IWO)算法的AUV全局路径规划方法,并分别与标准IWO算法、全振荡型IWO算法以及粒子群算法等三种路径规划算法比较。仿真结果表明,所提方法具有较强的寻优能力和鲁棒性,可在复杂海战场环境下为AUV高效地规划出满足性能要求的航行路径。     

空中多飞行器飞行轨迹优化数值仿真

针对空中多飞行器在复杂环境中飞行轨迹的多目标最优问题，分析了多飞行器飞行过程中各种可视和不可视约束条件。基于在回避威胁区前提下燃料消耗最少、飞行时间最短的综合性能指标，采用“多方法组合”思路，提出了改进动态规划法和多点边值法组合算法，并进行了仿真验证，大量C＋＋数值飞行仿真结果表明该算法能够在考虑外界复杂环境和飞行器各种约束条件下快速规划出空中多飞行器的最优飞行轨迹，该组合算法具有一定的实用性和创新性。     

一种多约束条件下的分布式多传感器协同规划算法

在编队作战中,如何对分布在不同作战平台、拥有众多约束条件的传感器进行协同规划,具有重要的研究意义。基于协方差控制的基本思想,运用分布式多传感器航迹融合算法计算协方差矩阵,分析可能存在的多种作战约束条件,提出一种多传感器多目标分配步骤和方法。算法可针对动态变化的目标期望协方差和约束条件,及时地调整分配策略,在保证协方差控制作用的同时,着眼于提高分配结果的稳定性,并对此进行仿真。仿真结果证明了算法的合理性和有效性。     

混合遗传算法在大型运输机装载问题中的运用

为解决大型运输机装载方案的制定问题,构建了考虑飞机重心、飞机载重量、货舱容积、货物摆放方向、承压能力、装载优先级、货物底置位置和系留等现实约束的装载方案数学模型,提出了一种新的融合整体退火选择方式和对交叉、变异概率进行自适应处理的混合遗传算法,并将此方法运用到两个货物装载算例中。仿真实例表明:该混合遗传算法方法为大型运输机装载方案制定选择提供了一种科学有效的决策方法。     

Nonlinear integer programming for various forms of constraints

A theoretical and computational investigation is made of the performance of a dynamic-programming-based algorithm for nonlinear integer problems with various types of constraints. We include linear constraints, aggregated linear constraints, separable nonlinear constraints and constraints involving maxima and minima. Separability of the objective function is assumed. The new feature of the algorithm is that two types of fathoming or pruning are used to reduce the size of tables and number of computations: fathoming by bounds and fathoming by infeasibility.