為兩棲作戰(zhàn)武裝直升機(jī)伴隨護(hù)航運(yùn)輸直升機(jī)在遇到突發(fā)威脅時(shí)能快速地為運(yùn)輸直升機(jī)重新規(guī)劃新航路,在武裝直升機(jī)將威脅消除后能快速引導(dǎo)其與運(yùn)輸直升機(jī)會(huì)合問題,提出一種改進(jìn)的人工勢場法,該方法通過在傳統(tǒng)的人工勢場方法基礎(chǔ)上,引入Mamdani型模糊控制算法解決傳統(tǒng)人工勢場法會(huì)出現(xiàn)局部極小值的問題,快速規(guī)劃新航路。在此基礎(chǔ)上將武裝直升機(jī)與運(yùn)輸直升機(jī)會(huì)和協(xié)同引導(dǎo)問題簡化為求解會(huì)合時(shí)間和會(huì)合點(diǎn)問題,在確定了會(huì)合時(shí)間和會(huì)合點(diǎn)后,采用時(shí)間協(xié)同的引導(dǎo)控制方法引導(dǎo)武裝直升機(jī)與運(yùn)輸直升機(jī)會(huì)合。通過仿真試驗(yàn)表明,該方法能很好地解決兩棲作戰(zhàn)復(fù)雜環(huán)境下的武裝、運(yùn)輸直升機(jī)協(xié)同引導(dǎo)問題。 

【文章來源】：火力與指揮控制. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

合力變化率的隸屬度函數(shù)圖

撲懔啃。?慫闥?度快，可以得到平滑而安全的航路，但該方法容易受環(huán)境障礙物分布的影響而陷入局部僵局，而且目標(biāo)點(diǎn)對物體的引力及斥力設(shè)計(jì)會(huì)由于模型的簡化導(dǎo)致信息缺失，從而容易出現(xiàn)局部最優(yōu)的情況。對此本文擬采用一種改進(jìn)的人工勢場方法進(jìn)行航路重規(guī)劃，解決上述問題。1.1人工勢場法基本原理人工勢場法的基本原理是：將環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的物體看作處于虛擬力場中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，虛擬力場由目標(biāo)的吸引力場和障礙物的排斥力場組成，通過搜索沿著勢函數(shù)下降的路線規(guī)劃出避撞的航路。單障礙物受力圖和多障礙物受力圖分別如圖1和圖2所示［9］。圖1單障礙物受力圖圖2多障礙物受力圖其中虛擬引力如式（1）所示，斥力如式（2）所示，詳細(xì)步驟如下：1）在規(guī)劃空間內(nèi)設(shè)計(jì)勢常任務(wù)目標(biāo)對應(yīng)吸引力場，方向指向目標(biāo)位置。威脅障礙物對應(yīng)排斥力場，方向?yàn)檫h(yuǎn)離障礙方向。2）根據(jù)規(guī)劃空間引力和斥力場模型計(jì)算合力，結(jié)合運(yùn)動(dòng)物體當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)規(guī)劃運(yùn)動(dòng)軌跡。（1）（2）式中，k為引力正權(quán)重因子，X為直升機(jī)的位置矢量，Xg為目標(biāo)的位置矢量，濁是斥力正權(quán)重因子，籽是直升機(jī)與威脅障礙之間的距離，籽0是單個(gè)威脅障礙的最大作用距離，當(dāng)直升機(jī)與威脅障礙的距離大于籽0時(shí)無排斥力作用［9］。然而，傳統(tǒng)的人工勢場法可能因?yàn)槭θ值母兄菀紫萑刖植孔钚≈�，由于人工勢場法有依賴局部勢場的特性，可能存在人工勢場�?gòu)建不合理的情況，如果目標(biāo)點(diǎn)的勢能并不是最小或存在局部極小值，那么當(dāng)直升機(jī)隨著勢場的引導(dǎo)到達(dá)勢場的局部極小值時(shí)有很大幾率無法逃離該區(qū)域，從而導(dǎo)致航路規(guī)劃失敗。·112·1638

皆聳浠?當(dāng)前位置點(diǎn)的航路，再根據(jù)式（5）、式（6）求解出TR。當(dāng)TT=0時(shí)，這時(shí)TR肯定不等于TT，根據(jù)時(shí)間差，更新新的會(huì)合預(yù)計(jì)時(shí)間：（7）式中，T"T為上一次預(yù)計(jì)的會(huì)合時(shí)間，根據(jù)運(yùn)輸直升機(jī)時(shí)間-位置點(diǎn)函數(shù)式（4）可以求出TT時(shí)刻新的預(yù)計(jì)會(huì)合點(diǎn)，通過改進(jìn)的人工勢場法規(guī)劃出武裝直升機(jī)從當(dāng)前點(diǎn)到新的預(yù)計(jì)航路點(diǎn)的航路，求解出新的TR，再次求駐T，迭代循環(huán)直到為人為設(shè)定的時(shí)間差，表示只要時(shí)間差小于此值就認(rèn)為武裝直升機(jī)和運(yùn)輸直升機(jī)相遇。會(huì)合時(shí)間求取方法流程如圖11所示。圖11會(huì)合時(shí)間求取方法流程圖會(huì)合時(shí)間確定后，會(huì)合點(diǎn)就可以通過式（4）求得，利用改進(jìn)的人工勢場法規(guī)劃出武裝直升機(jī)的會(huì)合航路，在沒有出現(xiàn)突發(fā)情況下，按照時(shí)間協(xié)同的引導(dǎo)控制方式，以此會(huì)合時(shí)間和會(huì)合點(diǎn)作為約束，引導(dǎo)武裝直升機(jī)和運(yùn)輸直升機(jī)會(huì)合。2.3仿真分析為了驗(yàn)證文中所采用方法的有效性，在MatlabR2010b的環(huán)境下進(jìn)行了仿真測試，結(jié)果如圖12、圖13所示，圖12展示了初始的仿真態(tài)勢圖，左下角的藍(lán)色小方塊為武裝直升機(jī)初始位置，左上角的粉色小圓圈點(diǎn)是運(yùn)輸直升機(jī)的初始位置，中間區(qū)域的黑白色圓圈為障礙或威脅區(qū)域。圖13為武裝直升機(jī)和運(yùn)輸直升機(jī)會(huì)合協(xié)同引導(dǎo)過程圖，圖中上面的藍(lán)色軌跡線運(yùn)輸直升機(jī)歷史航路點(diǎn)所形成的軌跡線，彎曲的紅色軌跡線為武裝直升機(jī)歷史航路點(diǎn)所形成的軌跡線。從圖中可看出該方法能很好地引導(dǎo)武裝直升機(jī)規(guī)避障礙并且快速地與運(yùn)輸直升機(jī)會(huì)合。圖12初始態(tài)勢圖圖13協(xié)同引導(dǎo)會(huì)合過程圖3結(jié)論為了解決兩棲作戰(zhàn)武裝直升機(jī)伴隨護(hù)航運(yùn)輸樊博，等：兩棲作戰(zhàn)武裝直升機(jī)伴隨護(hù)航運(yùn)輸直升機(jī)協(xié)同引導(dǎo)技術(shù)·115·1641

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]結(jié)合粒子群算法和改進(jìn)人工勢場法的移動(dòng)機(jī)器人混合路徑規(guī)劃[D]. 許源.浙江大學(xué) 2013



本文編號：3353692