多机编队队形控制建模及可视化仿真系统设计

针对多机协同作战编队队形控制问题,给出了相应的军事概念模型,提出了基于几何约束的三角形、菱形、主从式等典型树形编队控制模型,并通过可视化仿真技术,构建了可用于制定试飞方案的可视化仿真验证环境。验证结果表明基于该编队队形控制的算法可用于简单的模拟飞行操作和战术对抗、验证飞机模型。

单舰伴随护航编队队形配置问题

护航编队的队形配置是护航行动中需要重点关注和考虑的问题,针对单舰伴随护航编队队形配置问题进行了需求分析,建立了护航舰艇拦截海面目标动态模型,根据所建立的模型从理论和仿真2方面进行单舰伴随护航舰艇编队队形配置分析,并结合实际情况给出关于单舰伴随护航编队队形配置方案的结论,该结论有助于提高护航任务完成的可靠性。

无源干扰对抗反舰导弹编队队形研究

无源干扰作为水面舰艇反导作战的主要方式,在与反舰导弹的对抗中起着重要作用。从增强水面舰艇生命力以及协同作战能力的目的出发,针对编队反导电子对抗的特点,分析了编队队形对无源干扰效果的影响,并依据分层对抗的思想,提出了一种对称的复式队形,对基于该队形的无源干扰对抗反舰导弹的作战原则和战法进行了研究,说明了复式队形相对于传统队形更具合理性,对提高舰艇编队反导作战能力具有一定指导意义。

编队队形对无源定位数据关联的影响

在舰载无源定位系统中,数据关联一般都是基于方位角进行的。舰艇在不同位置所测目标方位角也不同。分析了编队队形对无源定位系统数据关联结果的影响,总结出在进行无源定位时,编队队形变换应遵循的原则。

双层规划模型的大规模UCAV编队队形优化

为解决复杂约束环境下大规模无人战斗机(UCAV)编队队形优化问题,提出基于双层规划模型的队形优化求解算法.以大规模UCAV编队空对地饱和打击作战场景为例,建立UCAV编队作战上层规划模型,通过采用离散粒子群-模拟退火(DPSO-SA)算法进行求解,得到执行每个任务的UCAV编号和最优队形;根据现有的编队作战队形库,建立编队中UCAV站位下层规划模型,通过采用遗传算法进行求解,得到UCAV在队形中的位置.仿真结果表明:在上层规划模型中引入改进模拟退火算法,可以解决离散粒子群算法易陷入局部极小值的问题;设计双层规划模型,可以解决DPSO-SA算法后期收敛速度慢的问题.相对于单层规划模型,双层规划模型求解大规模UCAV编队队形优化问题收敛速度更快,寻优效果更好.

一种无人机集群相对定位新方法及编队队形影响分析

针对无人机集群编队问题,提出一种无人机间相对定位方法。利用每架无人机上呈三角形配置的3个无线电收发装置,基于高精度载波相位测量技术,采用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法,实现对无人机位置、速度和姿态的同步求解;给出相对定位模型和具体的滤波实现算法,并对无人机集群在“线”“面”“体”等不同空间布局情况下的飞行状态进行估计和分析。结果表明:相比于“线”布局,“面”布局可显著提升定位性能,与“体”布局获得的效果无明显差异,说明在无人机集群定位系统中,合理配置观测几何能够有效提高相对定位精度;仿真算例表明,在良好观测几何的条件下,冗余观测数据可进一步提高系统稳定性。

考虑行进避障的巡检机器人编队队形自动控制方法

针对因巡检环境障碍物较多、地形较为复杂,导致编队队形控制效果较差、控制误差较大的问题,提出了考虑行进避障的巡检机器人编队队形自动控制方法。根据历史数据建立机器人运动学模型,采用二次积分算法,求得机器人行进的状态向量、运行速率参数。参考平衡规律,计算机器人静态和动态运动的稳定中心点,推导求得直线和曲线运动的稳定权重变化。建立考虑行进避障与编队路径安全距离问题,设计惩罚因子函数,将状态向量、运行速率参数以及稳定权重值作为函数控制变量,完成巡检机器人编队队形自动控制。实验结果表明,所提方法的巡检机器人编队队形控制效果较好,自动控制精准度较高,且在多种障碍物形态环境下,均能保证控制质量,减小控制误差。

椭圆参照轨道的理想卫星编队队形设计

为了建立椭圆参照轨道卫星编队飞行的理想编队队形,该文从参照轨道要素描述的精确相对运动方程出发,概括出椭圆参照轨道的编队运动特点。依据这些特点,找到了几类具有特殊几何构形的理想编队轨道,并分析设计出由三颗星组成的用于遥感探测的3种编队队形。利用参照轨道要素方法能较方便地找到可能存在的理想编队轨道和队形,并解出相应的轨道要素;为设计有实用价值的考虑摄动的自然编队轨道和进行编队初始化提供科学依据。

队形变化解决编队雷达间电磁兼容研究

舰艇组成编队时不同平台上的雷达间可能会有新的干扰产生,因此需要研究编队雷达电磁兼容问题。当前多通过编队雷达间的电磁兼容管理,使存在互扰的雷达部分关机解决干扰问题。这种方法限制了部分雷达的使用,不利于充分发挥编队的作战能力。本文提出了通过队形变化解决编队中雷达间电磁兼容问题,对编队中雷达使用不加限制,可以保证编队的战斗能力的充分发挥,是解决编队电磁兼容问题的一种新方法。

面向无人机编队队形保持的航路规划技术研究

针对无人机编队快速转弯时队形难以保持的问题,提出一种基于编队方向角变换的编队航路规划方法,使编队飞行过程中各无人机满足队形保持要求以及自身运动学约束。首先围绕编队保持问题构建编队数学模型,并结合无人机运动学约束构建编队飞行过程中的最优控制问题。然后,利用伪谱法对最优控制问题进行求解,从而获得编队协同飞行航路。仿真结果表明,规划出的编队航路在满足编队队形保持要求的同时,能够保证各无人机满足自身运动学约束。

基于射击次数的编队防空队形优化配置

为解决舰艇编队协同防空中抗击多方向来袭目标流的队形部署优化问题,提出了以编队对来袭目标流的综合射击次数为目标函数的优化方法。将编队总射击次数分解为零航路捷径和非零航路捷径下的射击次数之和,利用射击次数与、杀伤区纵深、队形配置向量之间的约束关系,给出了计算方法。以一字队形为例,建立了队形部署优化模型。

面向水下目标搜索的USV&UUV编队协同队形规划

针对异构USV&UUV编队的水下目标搜索效能最大化问题,开展了编队队形规划方法研究。为满足多样化的水下目标探测任务需求,依托USV和UUV各自在通信与水下目标探测方面的特长,将其编组成以USV为中心通信平台、以多UUV为水下目标探测子平台的异构水下目标探测编队。根据声呐方程建立了基于多声呐探测性能评估的概率感知模型,根据水声环境及探测系统参数定量地给出系统对区域内各处目标的探测能力;为应对复杂的水下目标搜索任务需求,提出以搜索正面宽度及编队覆盖面积为优化准则,利用层次分析法的思想,实现了多准则的融合统一;进而,利用粒子群算法,对评估模型中的队形参数寻优。算例结果表明,该方法有效地实现了异构编队多优化准则下的搜索队形的最优规划。该方法可为USV&UUV编队的水下目标搜索队形提供指导。

四旋翼无人机编队变换能耗优化仿真教学

针对四旋翼无人机编队变换能耗优化仿真教学,该文以多无人机编队切换应用中存在无人机能耗不平衡的案例作为典型教学内容,提出了基于无人机编队能耗优化的仿真教学模式,设计了无人机集群编队队形变化能耗最优仿真教学总体方案,阐明各个无人机无碰撞地驶向目标点的实现思路。搭建的仿真教学实例有效地解决了无人机编队飞行时间短的问题。此设计已经用于研究生“无人机控制技术”的课程教学,可激发学生在传统算法上进行优化的创新思维。

基于空间对抗的多智能体编队控制方法

针对3维空间对抗环境下,具有非线性二阶积分器动力学模型的多智能体系统(multi-agents system,MAS)时变编队机动与队形变换控制问题,提出一种可抑制外部干扰的MAS时变编队机动与队形变换策略。首先,根据空间对抗环境分析常见编队队形的效用,设计一种基于应力矩阵和领导跟随策略的24机编队立体构型,通过灵活地仿射变换队形,提高MAS编队空间对抗效率。其次,基于一致性理论、滑模理论和鲁棒性控制,利用时变编队应力矩阵,设计了一种鲁棒一致性跟踪控制器,以在外部未知扰动条件下,确保MAS时变编队在机动与仿射变换时跟随者对领导者的精确协同跟踪。然后,通过构造Lyapunov函数证明了外界未知扰动下3维MAS时变编队连续机动和队形变换的稳定性。最后,通过仿真实验验证了所提出的控制器能够使时变编队在机动和队形变换过程中实现精确协同跟踪。

选择编队指定目标的一种新方法

提出了反舰导弹攻击末段对编队中指定目标进行识别的一种新方法。通过将被打击的编队在自控开机点各目标预估的位置信息,与末制导雷达开机时刻实际探测到的编队各目标的空间位置关系进行对比,得到各节点其向量差值之和的最小值,从而正确地选择出空间位置关系最逼近预定打击目标的指定目标。在被打击目标施放冲淡干扰的情况下,采用虚拟中心点和二次识别的方法能较好地识别出指定目标。通过进行大量的导弹突防对抗仿真,证实该算法获得了编队作战较好的突防概率和攻击效果。

飞航导弹高动态自主编队协同控制系统的建立与仿真

为了提高多枚飞航导弹自主编队低空突防综合作战效能,建立了由编队队形控制及编队离入队管理等模块组成的高动态自主编队协同控制系统,有效地解决高动态自主编队下导弹编队队形动态变化、编队管理复杂、编队导弹出现网络故障或机械故障等问题。半物理仿真系统实验结果表明,飞航导弹高动态自主编队协同控制方法满足编队实时性、自主性和高动态性要求。

反舰导弹对编队目标最佳瞄准点的确定方法

对编队目标的全捕概率研究是中远程反舰导弹目标选择和火力分配的重要环节,以单目标的现在指示点作为瞄准点无法保证获得全目标最优捕捉概率,论文在分析典型目标编队队形结构和其机动以及导弹自控终点散布的基础上,结合末制导雷达搜索模型,通过试验仿真的方法确定给定约束条件下的最佳瞄准点及攻击航向,并分析了影响全捕概率的主要因素及其之间的关系。

基于时空解耦的无人艇编队路径跟踪控制

针对不同的路径建立编队队形模型.利用时空解耦策略将编队路径跟踪控制问题分解为两个子问题:空间上的路径跟踪和时间上的编队协同.通过计算跟随艇在预定路径上的预期点和无人艇当前位置偏差,设计路径跟踪控制器,保证在空间上运动收敛到各自的期望路径;通过跟随艇与领航艇的速度偏差和首向偏差设计速度协调控制器,使得多无人艇在设定路径上以相同设定速度航行,不影响空间域上的路径跟踪性能.仿真实验中,在多路径点过渡过程考虑编队队形中相对首向和速度的变化,使过渡过程更加平滑.其结果验证了所提出方法的有效性.

水面舰艇编队抗击导弹攻击

一、作战背景红蓝双方自某年2月起一直处于剑拔弩张、一触即发的紧张状态。5月4日,交战海区天气晴朗,西北风5级。红方水面舰艇编队在完成作战任务后,弹药及油料消耗很大,正以0度航向(正北)20节速度准备到某海区进行海上补给。编队编成为驱逐舰3艘,队形为三角形,间距10链。0700接上级通报:“发现蓝军 B

多机器人系统的可观测性及协同定位精度分析

多机器人协同系统的编队队形影响系统的可观测性,应用中发现系统绝对定位能力也是影响协同定位精度的主要因素。针对系统不可观测情况下无法实现协同定位问题,提出了通过增强系统绝对定位能力实现协同定位的方法,重点分析了不同绝对定位能力的多机器人协同定位系统的可观测性对定位精度的影响,确定了系统可观测性的最佳条件。以3个机器人组成的集群为例进行仿真验证了同一观测度情况下,系统的绝对定位能力越强,协同定位精度越高。