无人作战飞机航路规划研究.pdf

西北工业大学

硕士学位论文

无人作战飞机航路规划研究

姓名：田伟

申请学位级别：硕士

专业：系统工程

指导教师：张安

20070301
摘要随着航空科学技术的发展，无人作战飞机(简称UCAV)将在未来战争中扮演重要的角色。航路规划作为提高无人作战飞机的作战效能的重要手段，越来越受到作战规划人员的重视。本文针对无人作战飞机的航路规划问题进行研究。研究内容如下：(1)讨论不考虑地形对UCAV航路规划影响的情况下，无人作战飞机突防航路规划问题，建立以敌方雷达为主要威胁的战场模型，建立适合的航路寻优指标函数，利用改进型蚁群算法进行全局航路规划。(2)将航路规划空间由二维扩展到三维，讨论无人作战飞机低空突防情况下的航路规划问题。使用地形平滑技术对数字地图进行平滑处理，并采用威胁预处理的方法，将雷达等效为具有山峰特性的地形威胁，并将雷达信息融合到数字地形中。建立最小威胁曲面，将三维航路规划问题分解为两个二维的优化问题，最后使用蚁群算法进行全局航路规划。(3)讨论多架无人作战飞机协同攻击目标的航路规划问题，使用分散式思想，建立协同航路规划系统模型：建立以效费比为指标函数的目标分配模型，使用遗传算法分配目标；使用Voronoi图法与Dijkstra算法生成单机候选航路；引入团队预计到达目标时间(Estimatedtime)作为协同变量，最终得到协同攻击航路。(4)讨论在线情况下无人作战飞机规避突发威胁的航路规划问题，提出对未预知而由机载传感器时时测到的威胁的处理方法，使用连续动态爿启发式搜索进行实时航路规划使航路有效规避突发威胁。本文对上述研究内容进行了仿真计算，仿真结果表明了提出方法的正确性与可行性。关键词：无人作战飞机、航路规划、蚁群算法、Voronoi图、Dijktra算法、连续动态A+启发式搜索西北工业大学硕士学位论文TeamArrival
Algorithm；continueddynamicgiven．Theindex．Theenhance(3)Thealgorithm．ThisWordsUninhabitedAbstWithandchangedantthreat—avoidanceDijkstraadjustingcangraph；Dijkstra西北工业大学硕士学位论文ractsummarizedtheefficiencyalgorithmpathmissionAlgorithmUCAV．ThroughETA(estimatedtime)，coordinationofaviationscience&technology,UninhabitedCombatAirVehicles(UCAVforshort)willplaymoreimportantroleinfuturewaycampaigneffectivenessUCAVs，theplanninghasinterestingplanner．Thisemphasisstudyalgorithms．Themaincontributionsasfollows：(1)Thethreatenvironment，maimyradarthreat，isstudieddetectionprobabilityoftheaircraftisanalyzed．Thenindexrealizedbycolonywhengiven．(2)Thelowaltitudepenetrationstudied．Thispaperproposessafesurfacebaseddigitalmappreprocessingtechniquesincludinginformationfusionintegratedterrainelevationsmoothing．Thus，three—dimensionalflightoptimizationtwo—dimensionalminimumrisk．Atlast，theusedrealizeplanning．cooperativemulti—UCAVstudied．ThesystemmodelsolvedGeneticusingexpense-tu—benefitVoronoiAlgorifllmeachcoordinationvariableteamarrivalpathsfeasiblevelocitiesamongUCAVinitialoptimalsuboptimalpaths，suchthattimingsatisfied．AtweUCAV．(4)Thethreats．whicharepredictedbutdetectedairbornebeavoidedtimefiightcontinuedA‘searchmethodsolvethis