一种基于WSNs分簇与UAV飞行轨迹优化的UAV-WSNs数据收集方案

针对无人机辅助无线传感器网络系统中数据收集的低效性问题,提出了一种能量高效的数据收集方案DPKM-PN(“Density Peak K-means”combined with“Pointer Networks”)。首先,基于密度峰值聚类方法和K-Means聚类方法建立了一种新的节点分簇算法;然后,联合优化了无人机对无线传感器网络各分簇的访问次序和悬停位置。实验结果显示,与最近提出的Ptr-A*方案相比,DPKM-PN方案能够降低传感器节点约7.9%的能耗,降低系统总能耗量约为6.3%,有效提高了系统的数据收集效率。

基于改进微粒群算法的飞机纵向飞行轨迹优化

为提高飞机纵向飞行轨迹优化的精度和收敛速度,提出了用改进的微粒群算法对飞机纵向飞行轨迹进行优化的新方法。基于质点动力学和能量状态方程,建立了飞机质点运动数学模型;利用庞特里亚金最小值原理,给出了飞机纵向飞行过程优化的目标方程;引入自适应惯性因子,采用罚函数法对轨迹寻优问题进行无约束化处理,基于改进的微粒群算法对纵向飞行轨迹进行了优化,并给出了算法优化流程。使用改进的微粒群算法,得到了Boeing 737-800飞机纵向飞行最优轨迹。优化结果与试验结果的比较表明,该算法可使纵向飞行轨迹快速收敛于最优解,算法具有收敛速度快、精度高的优点。

民用航空器飞行轨迹优化研究综述

航空器飞行轨迹优化对提高实际运行效率、行业生产效益和社会整体福利意义重大。在航空运输持续、旺盛的市场需求下,为了给下一步研究提供可参考的研究方向和可操作的方法指导,系统介绍了民用航空器飞行轨迹优化的研究框架,重点阐述了其优化目标和解决方法方面的进展与不足,在此基础上面向当前智慧民航发展与可持续运输理念的时代要求,展望了未来工作需重点关注的方向。

基于混合算法的巡飞无人机轨迹优化策略

提出大型空中侦察无人机作为控制中继来控制陆基发射的巡飞无人机作战模式。以多脉冲固体火箭发动机为动力的巡飞无人机的航程末端速度大,可以有效提升无人机的战场生存能力;为使巡飞无人机末速最大,有效提高巡飞无人机飞行轨迹优化求解的鲁棒性和精度,提出了遗传算法与高斯伪谱法相嵌套的混合优化方法。同时与单脉冲推力模式的无人机进行了对比仿真,验证了该混合优化算法的实用性和有效性。

基于伪谱法的亚轨道飞行器返回轨迹优化设计

在亚轨道飞行器返回轨迹设计中,不仅要研究其可行轨迹的设计问题,还要研究在各种性能指标下的最优轨迹。文章采用伪谱法研究了亚轨道飞行器返回轨迹优化设计问题。为了便于应用伪谱法并加快优化速度,建立了以能量为独立积分变量的动力学方程,并进行了归一化处理,将终端时间自由的优化问题转化为固定积分区间的优化问题。考虑状态约束、控制约束、过程约束以及终端约束,采用伪谱法进行了亚轨道飞行器的返回轨迹优化设计。从算例的仿真结果可以看出,伪谱法可以较好完成亚轨道飞行器的返回轨迹的优化设计任务。

临近空间飞行器基于气动力热约束的飞行轨迹控制优化研究

采用计算流体力学(CFD)方法获得不同工况下飞行器流场的气动特性。通过对多个工况点下流场热力学状态的分析与对比,给出高超声速飞行器飞行过程中的热流密度、温度场与气动特性的数值分布,并依据这些数据对飞行器的上升段、巡航段和俯冲段进行飞行轨迹的一体化优化设计与总体飞行仿真。

全太阳系深空探测轨迹全局优化(英文)

针对太阳系中全部的248997颗行星的探测问题,给出了一种关于探测飞行器的深空探测全局四维轨迹(t,x,y,z)优化方案,即飞行器从地球发射进入太阳系并采用小推力控制,优化方案的性能指标为飞行器与太阳系中全部行星中相遇和交会的星的数量最多并且燃料消耗最少。本方案给出了四维飞行轨迹进行全局优化的一套算法,该算法由搜索算法和四维轨迹优化算法组成。此搜索算法从太阳系的248997颗行星中寻找获得尽可能多的经过近地球3维走廊内的行星;而四维轨迹优化算法由改进的动态规划算法、基于最优控制理论的共轭梯度算法和静态参数优化算法组成,其中静态参数优化算法用于搜索最优发射时间窗口。基于该组合算法,通过长时间的大规模的飞行数字仿真,最终计算出探测器的四维最优飞行轨迹,在一年内路过了太阳系中全部行星中的12颗行星。

飞行器轨迹优化数值算法综述

作为计算飞行力学的重要组成部分之一,飞行器轨迹优化数值算法一直是飞行力学工作者研究的热点与难点,较全面地对各种方法进行综合研究的文献非常有限且近期未见公开发表.通过对百余篇的相关文献的研究,从计算飞行力学的应用角度出发,并结合近年来轨迹优化领域的研究进展,系统归纳分析了目前用于飞行器轨迹优化的数值算法.简单综述了常用轨迹优化方法的基本原理、特点及应用,介绍了近几年来出现的一些新方法,新理论;最后重点对众多飞行器协同轨迹优化与高超声速飞行器轨迹优化进行了综述.在本文的结论部分,提出了对飞行器轨迹优化数值算法的研究方向,即众多飞行器协同、多目标、全局、实时在线、高精度。

超长航时太阳能无人机关键技术综述

超长航时太阳能无人机(UAV)以其高效节能、原理上可实现无限巡航的特点受到广泛关注,而其独特的设计指标与任务特性也对各项关键技术提出了较高要求。多设计要素的高度耦合意味着不同于常规飞行器的总体设计方法,低密度、低速度的飞行条件使其具有明显的低雷诺数气动特性,柔性超大展弦比机翼带来了复杂的气动弹性问题,低翼载荷特性与较大的风场扰动增加了控制难度,极端的飞行环境与苛刻的任务指标对能源、动力系统带来了新挑战,飞行性能对能源系统的高度依赖开辟了飞行轨迹优化的研究方向。本文梳理了超长航时太阳能无人机关键技术的研究现状,在此基础上对各项技术中的难点问题进行了阐释,并对超长航时太阳能无人机未来发展趋势进行了展望。