基于層次分解策略的無人機協(xié)同航跡規(guī)劃研究.pdf

1、隨著航空航天和信息技術的迅猛發(fā)展，無人機多機協(xié)同作戰(zhàn)將成為未來戰(zhàn)爭的一種重要模式。本文得到航空科學基金項目（2009ZC52041）資助，針對無人機多機協(xié)同航跡規(guī)劃進行了深入研究。
　　首先，建立無人機航跡規(guī)劃問題模型，對單機航跡規(guī)劃問題進行算法研究。本文建立了無人機機動性能約束和雷達威脅模型，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，通過深入的仿真對

2、比分析，得出將Voronoi圖環(huán)境建模法和蟻群優(yōu)化算法兩者結合可以較快求得問題解。為了進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性的信息素更新策略的蟻群算法，擴展出無人機單機初始多航跡規(guī)劃生成方法。為了滿足飛機機動性能約束，采用三次B樣條法對初始航跡平滑處理。
　　針對無人機多機協(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，將整個動態(tài)、大規(guī)模、強耦合優(yōu)化問題劃分為三個層次：航跡規(guī)劃層、協(xié)同規(guī)劃層和

3、航跡平滑層。綜合考慮時間協(xié)同和空間協(xié)同等多類復雜約束條件后，建立無人機協(xié)同作戰(zhàn)航跡規(guī)劃模型。然后就多機協(xié)同攻擊和多機多任務航跡規(guī)劃問題展開研究，采用標準遺傳算法求解協(xié)同規(guī)劃層上的任務/航跡規(guī)劃。針對遺傳算法求解速度慢、效率低等問題，借鑒并行計算思想，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，研究了如何利用VR-Forces進行計算機兵力生成的二次開發(fā)問題，并在MAK仿真平臺上生動演示了無人