光电载荷安装误差标校的飞行航路

无人机搭载光电载荷进行安装误差标校时,飞行航路的选择与规划在很大程度上影响着标校算法的收敛性与误差识别结果。为增强标校飞行架次的有效性,提高安装误差可被识别的程度,改善标校算法的收敛性及标校精度,对标校的原理和标校算法进行了理论分析,并利用考察差异函数偏微分的方法找到了标校航路和安装误差标校之间的相互联系,然后结合标校实施过程中所遇到的实际问题提出标校航路规划应遵循的原则,给出了标校航路规划的参考范例。     

一种面向节点定位的移动信标动态路径规划方法

针对基于移动信标的传感器节点定位问题,提出一种基于在线决策的移动信标动态路径规划方法.针对以往算法大都只适用于节点均匀分布的局限,该方法用移动信标不断获取两跳范围内的未定位节点数目,并向最大覆盖未定位节点方向移动,不需要网络先验信息,即可实现路径的优化.仿真结果表明:与传统方法相比,该方法无需网络的先验信息,在移动路径长度上具有明显优越性,减少了信标的能量消耗,更适用于户外部署的大规模传感器网络.     

战场环境下无人车辆战术机动路径规划方法

针对不同类型威胁体存在的战场环境中无人车辆战术机动路径规划问题,提出了一种基于威胁代价地图的粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）方法。借助极坐标系中关键点的极角进行路径描述,并使用分段3次Hermite插值方法形成光滑路径,将路径规划问题转化为关键点极角的参数优化问题。针对基本PSO（BPSO）算法存在的早熟收敛和后期迭代效率低的缺陷,借鉴以群集方式生活的物种按照不同任务对种群进行分工的机制,提出了一种基于多任务子群协同的改进粒子群优化（Particle Swarm Optimization based on the Multi—tasking Subpopu—lation Cooperation,PSO-MSC）算法。借助该算法的快速收敛和全局寻优特性实现了最优路径规划。实验结果表明：该算法可以快速有效地实现战场环境下无人车辆的战术机动路径规划,且规划路径安全、平滑。     

声速有限条件下的纯方位方法

针对纯方位条件下对等速直航目标运动要素的观测问题,考虑声音在海水中传播时间的作用,建立了计算可观测目标方位的解析公式。基于平均声速为有限常数的假设,证明了即使观测站静止,运动要素也一般是可观测的。在观测误差为独立同分布零均值正态随机误差的假设条件下,证明了由方位观测误差的最小二乘法给出的估计为极大似然估计。仿真实验表明,观测站转向及直航机动条件下此方法对应的目标运动要素的观测度较传统方法有显著改进。     

Optimal path finding in direction,location, and time dependent environments

This article examines optimal path finding problems where cost function and constraints are direction, location, and time dependent. Recent advancements in sensor and data‐processing technology facilitate the collection of detailed real‐time information about the environment surrounding a ground vehicle, an airplane, or a naval vessel. We present a navigation model that makes use of such information. We relax a number of assumptions from existing literature on path‐finding problems and create an accurate, yet tractable, model suitable for implementation for a large class of problems. We present a dynamic programming model which integrates our earlier results for direction‐dependent, time and space homogeneous environment, and consequently, improves its accuracy, efficiency, and run‐time. The proposed path finding model also addresses limited information about the surrounding environment, control‐feasibility of the considered paths, such as sharpest feasible turns a vehicle can make, and computational demands of a time‐dependent environment. To demonstrate the applicability and performance of our path‐finding algorithm, computational experiments for a short‐range ship routing in dynamic wave‐field problem are presented. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2012     

无人机航迹规划常用算法

无人机航迹规划是实现无人机自主飞行的关键技术保障,航迹规划算法则是航迹规划的核心。首先介绍无人机航迹规划的相关理论,其次分析归纳了当前常用的航迹规划算法,最后阐述了航迹规划所面临的挑战及其发展方向。     

高空长航时无人机编队协同侦察任务规划

针对高空长航时无人机侦察任务规划特点,分析了高空长航时无人机执行侦察任务过程中的飞行航线约束和通信条件约束,以最小化无人机总飞行航程和最终编队飞行时间为优化目标,建立无人机编队协同侦察任务规划问题模型。同以往的通用侦察任务模型相比,该模型突出考虑了高空长航时无人机执行侦察任务过程的特点。以基本粒子群算法为基础,通过粒子群离散化和结合遗传算法进行改进,使其适用于求解复杂组合优化问题。仿真结果验证了算法求解复杂任务规划问题的有效性。     

基于对偶四元数的航天器六自由度相对运动输入有界控制

利用对偶四元数的理论来分析航天器六自由度的相对运动,设计了一种考虑输入有界的姿轨一体化控制器。在介绍对偶数和对偶四元数的基础上推导六自由度相对运动的姿轨耦合模型;利用双曲正切函数绝对值小于1的特性来显式地构造有界控制器,分别设计两个相互耦合的自适应调节律来动态地改变控制器的输出,并基于李雅普诺夫稳定性理论严格证明了闭环系统的全局渐近稳定性;利用数学仿真实验来验证该控制器和控制力满足给定的约束条件,能够实现航天器六自由度相对运动的精确稳定控制,并且对模型参数不确定性和外界扰动具有鲁棒性。与其他方法相比,由该控制器计算得到的控制力矩器的收敛速度更快,输出的控制力矩和控制力的最大幅值更小,且消耗的能量也更少。     

Generalized orienteering problem with resource dependent rewards

We introduce a generalized orienteering problem (OP) where, as usual, a vehicle is routed from a prescribed start node, through a directed network, to a prescribed destination node, collecting rewards at each node visited, to maximize the total reward along the path. In our generalization, transit on arcs in the network and reward collection at nodes both consume a variable amount of the same limited resource. We exploit this resource trade‐off through a specialized branch‐and‐bound algorithm that relies on partial path relaxation problems that often yield tight bounds and lead to substantial pruning in the enumeration tree. We present the smuggler search problem (SSP) as an important real‐world application of our generalized OP. Numerical results show that our algorithm applied to the SSP outperforms standard mixed‐integer nonlinear programming solvers for moderate to large problem instances. We demonstrate model enhancements that allow practitioners to represent realistic search planning scenarios by accounting for multiple heterogeneous searchers and complex smuggler motion. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2013     

舰艇防空火力规划与调度方法研究

根据舰艇防空武器拦截过程的时间连续性和拦截效果的不确定性特点,提出了智能规划和优化调度相结合的舰艇防空计划生成方法。在规划阶段,先用智能规划描述语言PDDL对舰艇防空问题进行建模;针对新的来袭目标或观察的拦截结果,利用智能规划的高效行动推理能力,快速生成可能的备选行动方案;在优化调度阶段,对已生成的备选方案的行动系列进行时间、资源冲突处理,并计算选择出当前最佳拦截方案。与现有的采用离散化处理的武器-目标分配方法相比,该规划与调度过程充分体现了拦截过程的连续性,拦截效果的不确定性,拦截过程中的武器协同,以及最佳拦截时机的选择等,更好地描述了舰艇防空的实际过程。最后,通过蒙特卡罗仿真试验,验证了算法的有效性,为舰艇的自动化防空提供了一种新的解决办法。