基于層次分解策略的無(wú)人機(jī)協(xié)同航跡規(guī)劃研究.pdf

1、隨著航空航天和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)人機(jī)多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)將成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的一種重要模式。本文得到航空科學(xué)基金項(xiàng)目（2009ZC52041）資助，針對(duì)無(wú)人機(jī)多機(jī)協(xié)同航跡規(guī)劃進(jìn)行了深入研究。
　　首先，建立無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃問題模型，對(duì)單機(jī)航跡規(guī)劃問題進(jìn)行算法研究。本文建立了無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性能約束和雷達(dá)威脅模型，并采用柵格法和Voronoi圖法劃分環(huán)境空間。然后闡述了基于Dijkstra傳統(tǒng)算法和蟻群優(yōu)化算法解決航跡規(guī)劃問題的方法，通過(guò)深入的仿真對(duì)

2、比分析，得出將Voronoi圖環(huán)境建模法和蟻群優(yōu)化算法兩者結(jié)合可以較快求得問題解。為了進(jìn)一步提高算法的收斂速度和求解效果，提出帶有方向性引導(dǎo)性的信息素更新策略的蟻群算法，擴(kuò)展出無(wú)人機(jī)單機(jī)初始多航跡規(guī)劃生成方法。為了滿足飛機(jī)機(jī)動(dòng)性能約束，采用三次B樣條法對(duì)初始航跡平滑處理。
　　針對(duì)無(wú)人機(jī)多機(jī)協(xié)同航跡規(guī)劃問題，在McLain等人研究的啟發(fā)下，采用層次分解策略，將整個(gè)動(dòng)態(tài)、大規(guī)模、強(qiáng)耦合優(yōu)化問題劃分為三個(gè)層次：航跡規(guī)劃層、協(xié)同規(guī)劃層和

3、航跡平滑層。綜合考慮時(shí)間協(xié)同和空間協(xié)同等多類復(fù)雜約束條件后，建立無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)航跡規(guī)劃模型。然后就多機(jī)協(xié)同攻擊和多機(jī)多任務(wù)航跡規(guī)劃問題展開研究，采用標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法求解協(xié)同規(guī)劃層上的任務(wù)/航跡規(guī)劃。針對(duì)遺傳算法求解速度慢、效率低等問題，借鑒并行計(jì)算思想，提出基于并行蟻群算法的求解方法，提高了搜索效率。
　　最后，基于MAK視景仿真平臺(tái)，研究了如何利用VR-Forces進(jìn)行計(jì)算機(jī)兵力生成的二次開發(fā)問題，并在MAK仿真平臺(tái)上生動(dòng)演示了無(wú)人