改进人工势场法与模拟退火算法的无人机航路规划

针对标准人工势场法应用于无人机航路规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型:当航路点搜索陷入威胁区时,构造惩罚势函数并使用势场强度代替合力矢量控制进行路径规划,解决由于合力矢量为零引起的局部极小问题;利用模拟退火算法搜索威胁区内势场强度更小的点,使得航路点逃离威胁区,解决传统人工势场法中参数对搜索航路点逃离效果的影响;使用变步长法优化算法的收敛速度。仿真结果说明,该方法能够较好地实现无人机航路规划,且快速易行。     

针对突发威胁的无人机多机协同路径规划的方法

在无人机多机协同路径规划中,采用V orono i图方法,引入协同变量和协同函数,产生关于已知威胁的路径,使各架无人机能够同时到达目标。在此基础上,利用集合点规划状态图,针对作战过程中的突发威胁实时进行路径规划,从而得到各架飞机的几何路径。仿真结果表明集合点规划状态图的使用对于无人机多机协同路径规划中的突发威胁问题的求解是有效的。     

面向协同区域反恐侦察的无人机集群规划与控制

以无人机集群协同侦察多个区域内潜在的恐怖分子为背景,提出了一种基于贪婪算法的求解思路,设计了任务分配-路径规划-跟踪控制的算法流程,解决了面向协同区域反恐侦察的无人机集群规划与控制问题。首先,设计任务分配算法,为无人机分配任务区域,解决多无人机多目标的任务分配问题;然后,每一架无人机进行路径规划,生成从当前点到任务区域以及在任务区域侦察的组合路径;再使用追踪虚拟目标点的方法,使无人机沿着规划航线飞行。任务分配-路径规划-跟踪控制在线滚动执行,使无人机集群协同执行反恐侦察任务。对上述算法进行了数值仿真,并基于开源仿真平台搭建复合翼无人机协同仿真环境,进一步验证了算法流程。     

无人机电子干扰条件下的路径规划

针对机载预警雷达结合地面雷达对低空突防无人机构成的严重威胁,提出一种基于A*算法的路径规划算法.该算法分析了电子干扰和无人机RCS对雷达探测空间的影响,建立了新的雷达探测空间模型和威胁模型进行路径规划,将A*算法应用于无人机的路径规划过程.在此基础上给出了应用该方法的具体步骤,并进行了MATLAB仿真.仿真结果表明:考虑电子干扰对雷达威胁区域影响的情况下规划的飞行路径飞行器能有效回避威胁,有效提高无人机的低空突防能力.     

基于粒子群遗传算法的多无人机协同路径搜索

为解决不确定环境中多无人机路径搜索针对性不强、效率低问题,提出一种基于粒子群遗传算法的多无人机协同路径搜索方法.建立区域栅格图环境和搜索概率图模型,采取滚动预测的方式,提出使用协同粒子群遗传算法生成预测路径,通过适应度函数确定最优搜索路径,该路径满足无人机最小转弯半径限制,并能实现威胁区域规避和重点区域加强搜索.仿真结果验证了所提算法的有效性.     

伪人工势场在多弹饱和攻击航路规划中的应用研究

通过研究人工势场法在路径规划中的应用,提出了具有简易数学形式的伪人工势场模型。在该模型的基础上,对多枚反舰导弹航路规划问题进行了描述,引出了"影子导弹"的概念,并通过仿真实现了伪人工势场在多枚反舰导弹的协同航路规划中的应用,讨论了不同引力系数条件下的航路规划效果,并对饱和攻击效果进行了验证。仿真结果表明:该方法可以有效解决多枚反舰导弹饱和攻击航路规划问题。     

基于势场导引的空地跨域协同探测方法

对未知区域的探测一直是无人系统的典型任务场景,具有广泛的应用性。但探测过程中各种信息通常十分冗杂,仅一次覆盖探测往往无法获取任务所需的全部信息。针对此,受人工势场法启发,提出了一种通过势场来为空地异构无人平台提供导引的探测策略。首先,将未知区域进行栅格化处理;其次,针对无人机与无人车在探测过程中的特点与优势分别为其设计不同的势场函数,使得无人机与无人车组成的异构无人系统优势互补,能在较短的时间内安全无碰撞地实现协同探测;最后,搭建仿真环境对提出的探测策略进行验证,并与其他传统算法进行对比。仿真结果表明,所提出的协同探测策略能导引无人系统以较短时间在任务区域内多次覆盖探测,以达到任务规定探测程度且探测完成时间相比于覆盖路径规划的传统方法降低了约41%,具备一定的时间优越性。     

基于改进差分进化算法的多无人机航迹规划

针对已知三维环境下的多无人机动态路径规划问题,在多无人机协同方面基于参考路径长度以及威胁距离进行任务点规划,并根据实际环境设定了约束函数和适应度函数。在航迹规划算法方面则采用改进差分进化算法,将种群基于种群个体的适应度均分为两个子种群,选择不同的变异策略。仿真验证结果显示,改进差分进化算法得到的规划路径在路径长度、适应度值优于传统差分进化算法,可以生成路径更短且适应度值更优的航迹。     

基于数字地图的威胁空间建模与仿真

利用雷达地形遮蔽盲区进行低空突防对敌人地面目标进行攻击是航迹规划关键技术之一.在综合考虑作战区域地形、敌方防空力量等因素条件下,应用人工势场理论对威胁空间的威胁级别进行量化处理,建立了战区势场模型.通过仿真证明,该模型更加符合真实的战场环境,为战斗机任务规划特别是航迹规划提供了参考依据.     

多无人机梯次攻击航路规划

为了解决多无人机协同攻击航路规划问题,基于一种雷达威胁等效方法,以及无人机在不同姿态下雷达散射截面RCS(Radar Cross-Section)值随之改变的特性,结合多机作战战术思想,提出了一种多无人机梯次协同攻击同一目标的方法,并利用Dijkstra算法进行多无人机航路规划.仿真结果表明,该方法具有更高的应用价值.     

多架无人机协同作战的路径规划

提出了一种协调多架无人机的编队同时到达目标的航路规划方法.首先根据敌方防御区域内雷达、导弹等威胁阵地的具体分布情况,采用划分Voronoi多边形的方法制定初始航路,然后通过叠加定长线段到初始航路上对初始航路进行离散化,最后采用动态链类比法调整航路并对航路进行光顺优化处理,使航路安全可飞.并用数字仿真技术对该方法进行了验证,结果表明该方法是可行的.     

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。     

无人机避障航路规划方法研究综述

随着无人机作业空域从中高空不断向低空甚至超低空拓展,复杂的低空障碍环境对无人机造成了严重的威胁。研究无人机避障航路规划理论与方法,对于保障无人机的飞行安全和提升其任务效率具有重要作用。对无人机避障航路规划方法的研究现状进行了梳理,首先,根据航路规划问题所建立的优化模型,将规划方法划分为基于数学规划的方法、基于路标图的方法、基于空间分解的方法、基于势场的方法、基于随机规划的方法和基于机器学习的方法六个大类。然后,分别介绍了各类型方法的基本原理、代表性研究以及优缺点。最后,对避障航路规划方法未来可能的研究方向进行了展望。综述表明,复杂环境下无人机三维航路规划方法的研究仍有提升空间;未来应考虑将传统规划方法与新一代人工智能技术相结合;航路规划方法研究应充分考虑机载传感器的实际性能和工作特性;规划航路的可跟踪性问题也亟待解决。     

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(Invasiv...     

战场环境中多无人机任务分配的快速航路预估算法

战场环境中多无人机任务分配的航路预估是一个具有多路径和实时性双重要求的路径规划问题。采用概率路标图方法对多无人机多任务的航路预估问题开展研究,将航路预估分为离线学习和在线查询两个阶段。通过将战场中威胁的影响转化为各路标间航段的风险代价,提出了基于代价变换的概率路标图方法,当战场态势发生变化时,在不需重构路标图的条件下可以通过局部航段风险代价的调整快速规划出新的预估航路。根据规划条件采取不同的采样策略,可以在规划时间和航路质量之间实现协调以满足不同的战术要求。仿真结果表明该方法是一种快速有效的航路预估方法。     

区域目标搜索中基于改进RRT的UAV实时航迹规划

在线自主航迹规划是无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)执行区域目标搜索任务的有效保证.针对UAV区域搜索中航迹规划的实时性要求,提出了一种固定搜索模式和动态搜索模式相结合的UAV自主航迹规划框架.在快速扩展随机树(RRT)方法的基础上,通过改进随机扩展树的节点选择和引入启发式信息,提出了基于改进RRT的UAV实时搜索航迹规划算法,该算法能够有效降低在线航迹规划的时间代价和扩展节点数.仿真实验结果验证了本文方法的有效性.     

均衡聚类市场拍卖机制的异构无人机集群任务规划方法

针对大规模异构无人机集群的全局任务规划问题,提出一种基于均衡聚类市场拍卖机制的任务规划方法。对无人机群协同合作完成任务的场景进行分析,综合任务聚类和无人机联盟的优势,建立了通用性较高的任务规划模型。考虑到对无人机群负载均衡的需求,融合和改进了K-means聚类算法和市场拍卖机制,形成一种综合考虑路程消耗和任务消耗的均衡聚类市场拍卖算法。在拍卖过程中引入平衡参数,通过计算旅行商问题来修正平衡参数,保证无人机群在负载均衡的同时整体成本不断降低。仿真结果表明,使用均衡聚类市场拍卖机制的任务规划方法能够在较短时间内完成异构无人机群的复杂任务规划,保证无人机群负载均衡的同时,整体成本和总时间上也有较好表现,具有一定的实际应用价值。     

基于CPSO算法的海空跨域无人航行器集群协同作业路径规划

针对海空跨域无人航行器集群在复杂水域环境下协同作业以追踪水下目标的任务,提出一种基于协同粒子群(CPSO)的协同作业路径规划算法.考虑不同无人航行器集群特性优势,合理分解并分配远距离追踪水下目标任务过程,并利用CPSO算法进行路径规划.在CPSO算法中,首先为无人机(UAVs)集群规划飞行路径,UAV飞行过程中探测水面...     

VORONOI图的无人机航路快速初始规划

在分析VORONOI图的性质与威胁代价函数的基础上,针对航路的初始规划提出了一种先局部优化后进行全局优化的算法,从而避免在航路全局优化时陷入局部极小点的危险.通过对一个简单算例的分析,阐述了这种规划方法的合理性和快速性,给出了其对应的伪代码.它可对其他各种航路规划算法的边界条件进行初始预处理,快速确定初始可选航路集的解,缩短航路规划的时间;针对某阵地航路规划的仿真结果表明了该算法的有效性,初始的航路集有效地避开了威胁配置较密集的地方,同时尽量以较短的航路接近目标.