【摘要】：在實際的戰(zhàn)場環(huán)境中,由于任務(wù)的復雜性、多樣性,單巡飛器執(zhí)行任務(wù)無法滿足作戰(zhàn)需求。針對復雜的作戰(zhàn)任務(wù),多巡飛器協(xié)同作戰(zhàn)已成為未來發(fā)展趨勢。航跡規(guī)劃是巡飛器任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的核心功能,是巡飛器實現(xiàn)自主飛行的技術(shù)保障。多巡飛器協(xié)同航跡規(guī)劃就是在滿足到達時間、飛行性能約束、威脅約束、巡飛器間避碰約束等約束的前提下為巡飛器快速規(guī)劃出可行的飛行航跡。通過巡飛器間輔助協(xié)作,提升巡飛器的生存能力以及作戰(zhàn)效能。圍繞多巡飛器協(xié)同航跡規(guī)劃與作戰(zhàn)仿真試驗問題,本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)對多巡飛器協(xié)同航跡規(guī)劃方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及關(guān)鍵技術(shù)進行了綜述,總結(jié)了國內(nèi)外研究的特點與存在的問題。(2)針對復雜的戰(zhàn)場態(tài)勢,為滿足作戰(zhàn)需求,將巡飛器簡化為質(zhì)點,建立其運動模型。通過對巡飛器攜帶的導引頭進行詳細分析,建立了導引頭模型。然后,對巡飛器執(zhí)行任務(wù)過程中可能面臨的典型威脅因素進行分析,建立了雷達威脅、高炮威脅、防空導彈威脅以及地形威脅模型。另外,針對搜索航跡規(guī)劃中存在機動目標的問題,開展目標機動特性分析研究,建立了目標運動模型。(3)針對巡飛器協(xié)同突防航跡規(guī)劃問題,對比分析基于稀疏A*算法、粒子群優(yōu)化、遺傳算法的三類典型的航跡規(guī)劃方法,綜合考慮規(guī)劃效率與最優(yōu)性,選用稀疏A*算法開展預先航跡規(guī)劃算法研究。其次,提出一種基于降維思想的稀疏A*動態(tài)航跡規(guī)劃算法,實現(xiàn)了在線威脅規(guī)避。針對多巡飛器協(xié)同航跡規(guī)劃的需求,提出了一種基于平移擴展策略的航跡規(guī)劃方法,快速生成多條任務(wù)航跡。最后,通過仿真試驗驗證了動態(tài)航跡規(guī)劃與協(xié)同航跡規(guī)劃方法的有效性。(4)針對矩形區(qū)域協(xié)同搜索航跡規(guī)劃問題,對比分析掃描線式搜索與螺旋式搜索方法,并討論了正面并行協(xié)同搜索方式和交錯串行協(xié)同搜索方式。綜合考慮搜索效率與作戰(zhàn)成本,采用光柵式正面并行協(xié)同搜索方式對目標區(qū)域進行搜索。通過仿真試驗,分析巡飛器編隊數(shù)量對搜索效率的影響,以及目標數(shù)量對巡飛器編隊數(shù)量的影響,為作戰(zhàn)過程中指派巡飛器數(shù)量提供參考。(5)針對具體的戰(zhàn)場態(tài)勢以及作戰(zhàn)任務(wù),結(jié)合協(xié)同突防航跡規(guī)劃和協(xié)同搜索航跡規(guī)劃,開展巡飛器作戰(zhàn)航跡規(guī)劃研究。具體作戰(zhàn)過程中,巡飛器根據(jù)預先規(guī)劃的航跡進行突防,當巡飛器到達目標區(qū)域后,根據(jù)預先規(guī)劃的協(xié)同搜索航跡對該區(qū)域進行搜索,若某一巡飛器發(fā)現(xiàn)目標,則對其他巡飛器進行在線重規(guī)劃,規(guī)劃出從當前位置點到目標位置的航跡,對目標進行協(xié)同打擊,增加對目標的毀傷效能。最后,通過對不同作戰(zhàn)模式的仿真試驗,驗證了上述航跡規(guī)劃方法的有效性,實現(xiàn)巡飛器在威脅區(qū)域的突防以及對目標區(qū)域的搜索。
【圖文】：

北京理工大學碩士學位論文區(qū)域覆蓋過程中，巡飛器保持姿態(tài)角、高度及導引頭的安裝角相對于巡飛器的飛行高度，待搜索區(qū)域的地形高度變化不變，響。器速度為 V，飛行高度為 H，導引頭識別距離為 D，瞬時視場為導引頭下視角（光軸與基準線夾角）為 q，與地面交點為 O，形，如圖 2.1 所示。

45 km) 3.8 km戰(zhàn)場 II (40 km,30 km) 30 km(39 km, 39 km) 3 km(30 km, 20 km) 3.6 km(20 km, 30 km) 3.5 km(52 km, 45 km) 3.8 km.5.1.1 戰(zhàn)場環(huán)境 I采用稀疏 A*搜索算法、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法在戰(zhàn)場環(huán)境 I 下的航跡規(guī)劃如圖 3.13、圖 3.14 和圖 3.15 所示。戰(zhàn)場環(huán)境 I含有 4 個高炮威脅（圖中紅色區(qū)域）圖可見，三種方法都實現(xiàn)了對威脅區(qū)域的規(guī)避。其中，稀疏 A*算法求出的航跡最遠，，粒子群優(yōu)化算法求出的航跡除了對威脅區(qū)域進行規(guī)避的一段航跡外，在水上幾乎是直線飛行。另外，三種航跡離地高度均較低，巡飛器沿三種航跡飛行時貼地飛行，這種飛行方式可以使巡飛器充分利用敵情信息和地形信息，借助地形避開敵方雷達和防空火力，具有更好的隱蔽性和更高的生存能力。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：E91

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本文編號：2703191