發(fā)布時間：2020-10-09 13:11

　　 隨著航空技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,飛機在現(xiàn)代軍事任務中的地位日益重要。針對陸軍和空軍航空兵的作戰(zhàn)、救援等任務需求,以提升直升機等航空器在低能見度、復雜戰(zhàn)場環(huán)境中態(tài)勢感知和執(zhí)行多樣化軍事任務的能力為牽引,本文研究了對不規(guī)則威脅區(qū)域的建模、告警與航跡規(guī)避技術(shù)。針對威脅區(qū)域的不規(guī)則性對威脅區(qū)域的告警與航跡規(guī)避造成的困難,本文基于三角網(wǎng)格體素化構(gòu)建威脅區(qū)域的體素模型,首先通過三角形劃分的方法實現(xiàn)了威脅區(qū)域的表面體素化,其次利用種子填充算法實現(xiàn)了威脅區(qū)域的實體體素化。利用體素模型的規(guī)則性和空間定位功能,避免了大量的相交檢測以及對凹多面體碰撞檢測錯誤的不足。本文基于SOC方法對威脅區(qū)域告警閾值的設(shè)定進行研究,通過建立垂直方向和水平方向的運動學模型,運用SOC曲線和蒙特卡洛仿真得到不同垂直下降率下不同前視距離處的告警高度閾值。充分考慮了前視距離對告警閾值的影響,改進了傳統(tǒng)告警閾值設(shè)置僅依據(jù)垂直下降率的局限性;將告警閾值與傳統(tǒng)二維威脅圖結(jié)合,改進了傳統(tǒng)的告警設(shè)計,彌補了傳統(tǒng)二維威脅圖僅依靠威脅區(qū)域與飛機的高度差展示威脅程度的不足。本文基于威脅區(qū)域的體素化模型研究了對不規(guī)則威脅區(qū)域的航跡規(guī)避算法。首先分析了威脅規(guī)避航跡重規(guī)劃的問題,其次建立了三維航跡重規(guī)劃的模型,綜合考慮了飛機的性能約束、威脅概率模型;最后提出了一種基于變步長的稀疏A*航跡規(guī)避算法,在威脅區(qū)域內(nèi)部與外部用不同步長進行節(jié)點擴展,既保證了航跡重規(guī)劃的效率,又能為飛機規(guī)劃出一條滿意的航跡。最后,本文設(shè)計并實現(xiàn)了一套視景導航與告警系統(tǒng),以多視角展示飛機的飛行狀態(tài)和戰(zhàn)場態(tài)勢,對飛機可能面臨的多種危險進行告警,給飛行員逼真的飛行體驗,提升飛機在低能見度、復雜戰(zhàn)場環(huán)境中安全高效地執(zhí)行軍事任務的能力。
【學位單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：V249.3;V271.4
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 三維空間建模方法
        1.2.2 飛機空中安全告警系統(tǒng)
        1.2.3 三維航跡重規(guī)劃
    1.3 研究內(nèi)容及研究意義
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究意義
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 基于三角網(wǎng)格體素化的威脅建模
    2.1 引言
    2.2 威脅區(qū)域表面體素化
    2.3 威脅區(qū)域?qū)嶓w體素化
    2.4 實驗
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于SOC方法的威脅區(qū)域告警研究
    3.1 問題分析及SOC方法
        3.1.1 告警問題分析
        3.1.2 SOC方法
        3.1.3 基于SOC方法生成威脅告警閾值曲線設(shè)計過程
    3.2 建立模型
    3.3 告警設(shè)計
    3.4 仿真實現(xiàn)
        3.4.1 垂直方向告警閾值曲線
        3.4.2 水平區(qū)域最大搜索角
    3.5 本章小結(jié)
第四章 威脅規(guī)避三維航跡重規(guī)劃算法
    4.1 威脅規(guī)避航跡重規(guī)劃問題分析
    4.2 威脅規(guī)避三維航跡重規(guī)劃模型建立
        4.2.1 規(guī)劃空間
        4.2.2 飛機性能約束
        4.2.3 威脅概率模型
        4.2.4 航跡綜合代價
    4.3 基于變步長SAS的航跡重規(guī)劃算法
        4.3.1 算法原理
        4.3.2 代價函數(shù)確定
        4.3.3 約束處理
        4.3.4 算法步驟
    4.4 仿真實驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 視景導航與告警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
    5.1 視景導航與告警系統(tǒng)總體規(guī)劃
    5.2 視景導航與告警系統(tǒng)模塊設(shè)計
        5.2.1 導航視景顯示模塊
        5.2.2 輔助引導信息顯示模塊
        5.2.3 危險預警模塊
        5.2.4 目標指示模塊
        5.2.5 交互控制模塊
    5.3 視景導航與告警原型系統(tǒng)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 進一步工作展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術(shù)成果

【參考文獻】

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本文編號：2833728