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无人作战飞机航路规划研究

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西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明

第一章绪论

1.1无人作战飞机的现状和发展趋势

1.1.1无人作战飞机在现代战争中的作用及发展状况

1.1.2无人作战飞机的发展趋势

1.2无人机的航路规划

1.2.1航路规划的意义

1.2.2航路规划算法

1.2.3航路规划的发展现状与展望

1.3论文的主要内容与创新

1.3.1论文的主要内容

1.3.2论文的创新点

1.3.3论文结构

第二章基于蚁群算法的UCAV突防航路规划

2.1战场模型的建立

2.1.1雷达方程

2.1.2飞行环境和任务描述

2.1.3优化指标的建立

2.2基于蚁群算法的无人机航路规划实现

2.2.1蚁群算法介绍

2.2.2蚁群算法原理

2.2.3人工蚁群算法实现的关键技术

2.2.4算法实现

2.2.5算法流程

2.3航路的平滑

2.4仿真结果

2.4.1仿真环境介绍

2.4.2仿真实验

2.5小结

第三章无人作战飞机低空突防航路规划

3.1低空突防技术简介

3.2数字地图及数字地图平滑

3.2.1数字地图概念

3.2.2数字地图的插值

3.2.3地形平滑

3.2.4威胁信息处理

3.2.5地形仿真结果

3.3低空突防航路规划算法实现

3.3.1最小威胁曲面

3.3.2突防环境栅格网络划分

3.3.3代价指标的确立

3.3.4蚁群算法全局水平航路规划

3.3.5航路规划仿真结果

3.4小结

第四章无人作战飞机协同攻击航路规划

4.1 UCAV协同作战航路规划概述

4.2协同攻击航路规划系统模型

4.2.1协同攻击问题描述

4.2.2分散式思想求解

4.2.3协同攻击航路规划模型建立

4.3目标分配层

4.4航路规划层

4.4.1建立威胁场的Voronoi图

4.4.2建立赋权有向图

4.4.3 Dijkstra法搜索最短航路

4.4.4次优路径生成

4.5协同控制层

4.6航路控制层

4.7仿真结果

4.8小结

第五章无人作战飞机实时航路规划

5.1航路规划分层思想

5.2实时航路规划的特点

5.3连续动态A*启发式搜索

5.3.1算法介绍

5.3.2约束条件

5.3.3搜索步长的确定

5.3.4算法实现

5.4仿真结果

5.5小结

第六章总结与展望

参考文献

发表论文

致谢

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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(Estimated Team Arrival time)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A<'*>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。

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