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。     

基于NSGA-II算法的三维多目标航迹规划

针对现有民航航迹规划模型忽视飞行高度影响,规划目标单一等问题,提出了考虑高度维的三维多目标规划模型。采用栅格法构建包含地表特征、山峰、"三区"和危险天气的规划环境,综合考虑经济效益和安全效益,提出以航程最短、航迹离散系数最小、角度改变量最小和转弯点个数最少为规划目标,引入飞机机动特性约束和民航飞行规则约束,并利用NSGA-Ⅱ算法完成模型求解。最后进行实例分析并与三维A~*算法比较,结果表明该模型效果良好、应用性强,能得到多组具有不同属性的可行航迹。     

基于改进遗传算法的多无人机航路规划方法

在分析多无人侦察机任务需求、限制以及特性等要素基础上,建立了多无人机航路规划优化模型。以航程作为性能指标,将多无人机侦察多目标航路规划转化为多旅行商问题。通过对多旅行商问题特点分析,采用遗传算法基本思想,对编码和适应度函数以及操作算子进行合理设计,并改进了交叉和变异操作算子以取得更好优化结果。仿真结果表明所提算法的合理性和有效性。     

飞行器突发威胁下的智能自主航路规划技术

为了解决突发威胁情况下无人作战飞行器的智能自主航路规划问题,应用变结构自适应参数离散动态贝叶斯网络进行突发威胁时飞行器的突防方向进行选择,给出了模型的建立方法和参数的自适应产生方法,并将类爬山快速搜索算法应用于飞行器改变飞行路径的情况下的实时航路规划,并进行了仿真。仿真结果表明,该方法能够满足飞行器突发威胁下的实时规避威胁和实时航路重规划的要求。     

一种光电火控目标航路仿真新方法

针对车载光电火控系统的仿真测试与评估需要,提出了一种目标飞行航路仿真方案。给出了真实航路的数学模型及其向仿真航路转换的方法,并推导了偏置二轴转台方位、俯仰角度修正算法,最后利用MATLAB对典型航路进行了仿真。由仿真结果可知,该方案可控且逼真度高,具有很好的应用前景。     

三维最优制导律设计的旋量方法

针对BTT导弹制导过程中的双通道耦合问题,设计了一种非解耦的三维最优制导律。通过矢量方法和旋量方法分别建立了视线角速度模型和视线方位模型,从而得到导弹制导的三维模型。基于视线角缓变的假设,对制导模型进行了简化,得到其线性模型。分别针对无终端约束和有终端约束情况,运用二次型最优方法推导了最优三维制导律。该制导律避免了通道解耦,能够满足BTT导弹精确制导的要求。     

一种交互式舰艇不沉性概率评估与设计系统

为了提高舰艇在武器攻击后的不沉能力,在舰艇设计阶段就必须对不沉性进行概率评估。为此,介绍了一套完整的舰艇不沉性概率评估与设计系统,着重对其所需要的关键技术进行了详细阐述。首先,使用"子剖面"法,解决了复杂水密区域和船体外形的标准建模问题;然后,分析了武器炸点的三维分布规律和概率密度分布函数,在判断水密区域是否破损研究时,提出了"三维微元"算法,避免了求解复杂的非线性方程组;最后,在进行沉没逻辑定义时,引入了稳度储备系数的概念,以描述大角稳性对舰艇沉没的影响情况。该系统为设计人员提供了一个进行不沉性概率计算的平台,使用非常方便。     

基于VB＋OpenGL三维地形实现

地理信息系统中,三维地形的实现一直是其难点。OpenGL是三维图形开发的必要工具,其稳定性、可靠性、可扩展性等特点、赋予OpenGL以强大的生命力和应用前景,已经广泛应用于CAD／CAM／CAE、医学图像处理、虚拟现实、娱乐、广告等领域。由于当前流行的VC＋OpenGL较难掌握,本文对使用VB＋OpenGL开发三维图形进行了可行性分析,并结合一个例子给出了利用VB＋OpenGL来开发三维地质构造图的基本步骤及其实现结果。     

三维雷达跟踪改进的卡尔曼滤波设计

本文探讨了三维雷达的跟踪问题。在高度非线性情况下,通常的跟踪滤波器设计依赖于一阶(或线性)近似,结果导致滤波器的收敛性和稳定性很差。对于两种不同类型的三维雷达量测,本文开发了能够克服这些不良影响的简单滤波算法。对每一种雷达量测,经过坐标转换,通过估计雷达量测固有的非线性,可以获得量测协方差的精确表达式。在表达式的基础上,应用代数计算和合理的近似,可以产生简单的滤波公式。产生的滤波方程与广义卡尔曼滤波(EKF)公式相似,并提供了一些用于雷达量测的线性卡尔曼滤波的有用见解。模拟结果表明本文提出的方法对解决量测的非线性是非常有效的。