基于時(shí)間協(xié)同的多UAV航跡規(guī)劃方法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人飛行器因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)，在戰(zhàn)爭(zhēng)中受到越來(lái)越多的關(guān)注。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，防空體系逐漸完善，為了最大限度的摧毀敵方單位，依靠一架飛行器來(lái)執(zhí)行任務(wù)顯然不能滿足要求。單飛行器的劣勢(shì)表現(xiàn)在：一，如果被敵方防空體系摧毀將造成任務(wù)的失敗，隨著防空體系的完善這種被摧毀的概率將會(huì)增加；二，它的摧毀能力有限，不能徹底的摧毀敵方目標(biāo)。所以研究多無(wú)人飛行器協(xié)同作戰(zhàn)將是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展的趨勢(shì)。
　　航跡規(guī)劃作為無(wú)人飛行器作戰(zhàn)的核心技術(shù)之一，

2、也越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的研究。目前，大多數(shù)航跡規(guī)劃的研究都集中在單飛行器航跡規(guī)劃，對(duì)于多飛行器協(xié)同航跡規(guī)劃的研究比較少?，F(xiàn)有的多航跡規(guī)劃算法主要有進(jìn)化算法，稀疏A*算法和Voronoi圖法等。用這些算法解決多飛行器航跡規(guī)劃時(shí)，在搜索空間和時(shí)間上都存在著一定的問(wèn)題。因此，本文在原有稀疏 A*算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了改進(jìn)稀疏 A*算法，將其應(yīng)用于單飛行器航跡規(guī)劃。在單飛行器航跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種時(shí)變協(xié)同航程，將時(shí)變協(xié)同航程與

3、改進(jìn)稀疏 A*算法相結(jié)合提出了一種新的協(xié)同稀疏A*算法。具體的研究成果如下：
　?。?）改進(jìn)稀疏A*算法。改進(jìn)稀疏A*算法是在原有算法的基礎(chǔ)上，引入了收縮因子并利用收縮因子對(duì)算法的搜索空間進(jìn)行了刪減操作，從而使得算法的收斂速度得到極大的改善。為了使得改進(jìn)稀疏 A*算法規(guī)劃出的航跡更符合實(shí)際情況，采用了姿態(tài)矩陣法計(jì)算算法的擴(kuò)展點(diǎn)坐標(biāo)。
　?。?）時(shí)變協(xié)同航程。在算法的運(yùn)行過(guò)程中，由于每條航跡的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和航跡段數(shù)是已知的。時(shí)變協(xié)

4、同航程為所有航跡中從起始點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的已經(jīng)擴(kuò)展航程和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的直線距離之和的最大值。時(shí)變協(xié)同航程的值隨著當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的改變而進(jìn)行更新。本文設(shè)計(jì)的時(shí)變協(xié)同航程的計(jì)算和更新是在算法中進(jìn)行的，因此時(shí)變協(xié)同航程與算法的關(guān)聯(lián)更為緊密，使得算法的協(xié)同性能變得更好，當(dāng)遇到復(fù)雜環(huán)境時(shí)可以根據(jù)算法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，同時(shí)避免了原有協(xié)同航程在算法運(yùn)行之前需要的復(fù)雜運(yùn)算。
　　（3）協(xié)同稀疏A*算法。該算法將改進(jìn)稀疏A*算法與時(shí)變協(xié)同航程相結(jié)合。新算法很