一种新的综合TF／TA最优航迹算法

综合ＴＦ／ＴＡ是新一代低空突防技术，ＴＦ／ＴＡ最优航迹的计算是其控制系统的核心。文中提出了一种新的综合ＴＦ／ＴＡ最优航迹算法，它用动态规划和树型搜索相结合的方法，实时计算综合ＴＦ／ＴＡ最优航迹。算法考虑了飞机机动能力的约束，使最优航迹在不需要平滑处理时就是一个可实现航迹。另外还考虑了威胁的影响，使最优航迹能有效地进行威胁回避。计算结果表明，所得的最优航迹具有综合地形跟踪／回避和威胁回避的能力。

TF/TA^2 飞行控制系统设计——问题和方法

综合ＴＦ／ＴＡ２（地形跟随／地形回避／威胁回避）飞行控制系统的研究目的就是开发一种飞行控制技术，使飞机可以进行超低空机动飞行，有效地回避山峰、建筑物以及各种威胁，提高飞机的飞行安全和任务生存能力。本文介绍了综合地形跟随／地形回避／威胁回避飞行控制系统的系统框架和主要功能模块，讨论了在进行系统设计过程中遇到的主要理论和技术问题，并阐述了解决问题的思路和方法。

TF/TA飞行航迹控制器设计

提高现代武装飞机的生存能力，基于TF／TA的超低空突防能力是飞行控制系统首先要求具备的功能。本文研究了在已知理想航迹的基础上飞机航迹跟踪控制器的设计方法，给出了控制器结构和算法。首先根据理想飞行航迹和实际飞行航迹之间的误差，计算航迹控制指令；然后，为了改善飞机的动态性能，使飞机能跟踪航迹控制指令而完成TF／TA飞行，用非线性解耦控制理论设计了飞行控制系统。仿真结果表明，该方法具有较好的航迹跟踪性能。

基于B样条曲线及遗传算法求解TA/TA问题

主要讨论了水平面上空面导弹 TA/ TA(地形回避 /威胁回避 )问题。首先通过Dijkstra算法求出地形、威胁包络的最短及几个较短路径通道 ;用所求通道上的关键点作为三次 B-样条曲线的顶点 ,近似拟合导弹飞行路线 ;以本文提出的最小距离法生成适应度函数 ,考虑导弹机动能力的约束 ,通过遗传算法来调整 B-样条曲线的顶点 ,从而寻找出性能指标最优的可飞行样条曲线 ;根据所求出的最优样条曲线给出导弹航路点。通过大量的仿真实验 ,证明该方法是可行的 ,具有快速性并适用于大范围、复杂地形和威胁环境。

用于TF/TA仿真试验的数字地形模型研究

采用数字仿真方法进行TF/TA实验时,需要生成飞行器在实战中可能遭遇到的各种真实地形场景。为了借助计算机模拟方法产生所需各种复杂多变的数字高程模型,提出了改进分形几何法和数学函数法来自动生成数字地形模型的方法。前一种方法可以根据需要控制地形的光滑度,可以为视景仿真系统提供具有细部特征的真实感地形;第二种方法产生的几种典型地形突出了不同地域的地形特点,多用于TF/TA算法的验证。大量的仿真结果说明了这些方法的可行性。

一种基于Hopfield神经网络的TF/TA航迹规划算法

提出一种基于Hopfield神经网络的无人机地形跟随(TF)/地形回避(TA)航迹规划方法。该方法将地形信息反映到算法参数连接权中,利用扩展的Hopfield模型结合无人机约束条件实现航迹安全、合理的规划。仿真实验证明该方法能获得满意的TF/TA航迹。

RANDOM TERRAIN MODEL

In order to slove a realistic test problem of TF/TA algorithm, it is necessary to make a discrete terrain model. The model has adjustable roughness parameters so as to test the optimization procedure for different types of terrain. In this paper, an algorithm to generate random terrain data is given.

用于TF/TA的机载数字地形数据压缩算法研究

针对海量地形数据在低空突防飞机上的存储问题,提出了一种适用于TF/TA的机载数字地形高程数据压缩的算法;该算法首先对地形高程数据进行简单曲面拟合,对拟合前后的地形高程数据进行对比,计算残差,判定残差范围是否在飞机飞行的安全范围,对必须保留的残差数据进行基于DCT变换的JPEG有损压缩;最后,针对平坦与复杂地形数据提出了不同的压缩算法,验证了曲面拟合和JPEG有损压缩两种算法结合的可行性,并给出了实验评价,试验结果得到了比单纯JPEG压缩更好的压缩比。

基于非线性动态逆方法的TF/TA控制器设计

为了增强巡航导弹的低空突防能力,应用非线性动态逆原理设计了具有纵向和侧向解耦能力的TF/TA控制器。这种方法利用了反馈线性化理论,研究通过非线性反馈或动态补偿的方法,将非线性系统变换为线性系统(伪线性系统),然后再按线性系统理论完成系统的各种控制目标设计。由于巡航导弹模型的复杂非线性,本文提出了一种简化方法。针对其各状态变量的时间响应特性不同,采取了分阶控制的方法,将TF/TA控制器分解为内环、中环和外环三层分别设计,这样大大简化了控制器设计的复杂性。最后以某巡航弹为例进行了全系统仿真,仿真结果表明,用非线性动态逆方法设计的TF/TA控制器具有良好的纵侧向解耦能力和快速响应能力。导弹能够准确地跟踪地形轮廓飞行,而且可以有效地绕过地形中的相对高处,并且系统对参数摄动具有一定的鲁棒性。

月基装备自主路径规划研究与展望

考虑到月面极端环境的复杂性和探月高昂的成本,使用高自动化的月基装备来担任月面探测、物资运输、基地建设等任务是最佳选择。月基装备的自主移动依赖路径规划,因此,基于月面极端环境和复杂地形对月基装备自主移动造成的影响,针对月基装备的自主路径规划问题,阐述了4类全局路径规划的常用算法,即启发式算法、基于采样的算法、基于图搜索的算法和人工智能算法,以及两种主要的局部路径规划方法,即基于视觉的路径规划方法和基于激光雷达的路径规划方法。归纳总结了国内外现有月基装备自主路径规划方法的优缺点与应用场景,展望了月基装备自主路径规划的发展趋势,为未来月基装备自主移动系统的设计和应用提供参考和借鉴。

复杂地形与障碍物环境下的局部避障方法研究

为实现移动机器人在复杂地形与障碍物环境下的精确避障及导航任务,设计出一种点云分割与剔除算法,并应用于优化的避障及导航策略框架中进行仿真。使用2D激光雷达建立全局地图,进行手动修改后构建全局代价地图;根据常见的地形与障碍物,使用深度相机作为局部避障传感器;基于抽样一致性原理设计出地面与斜坡面点云分割与剔除算法;在ROS中构建仿真环境进行仿真实验。仿真实验结果表明,提出的避障及导航策略框架能够在复杂地形与障碍物环境下对斜坡、地面凹陷、悬梁型、低矮型障碍物做出准确的判定,从而实现精确的局部避障与导航。

一种三维航迹快速搜索方法

本文提出了基于 SAS的自动三维航迹规划方法。该方法通过把约束条件结合到搜索算法中去 ,有效地减小了搜索空间 ,缩短了搜索时间 ,从而使三维规划能够用于实时航迹规划。在搜索过程中地形信息得到了充分利用 ,使算法生成的航迹能够自动回避地形和威胁。实验证明 ,该方法能够快速有效地完成规划任务 。

飞机低空突防技术研究

近年来的战争显示,低空突防在现代战争中发挥着越来越重要的作用。介绍了飞机突防技术发展演变的过程,并且详细分析了低空飞行的飞机主要特点。最后对军用飞机进行低空突防飞行的主要相关技术,如低空突防技术、地形跟随/地形回避/威胁回避技术、航迹规划技术、轨迹跟踪技术的发展过程、重要的研究方法及主要研究成果进行了系统的总结,对其未来的发展方向作出了展望。这对低空突防的进一步研究具有一定的指导意义。

低空突防用数字地图信息的融合处理

数字地图是自主式 GPS/ MAP地形跟踪 /地形回避、威胁回避 (TF/ TA2 )低空突防系统中实时航迹优化的主要信息来源。为简化实时航迹优化算法 ,减少机载数字地图的存储空间 ,文中提出了一种把威胁等效为地形的方法 ,并在此基础上进行了低空突防用数字地图的地形、地物和威胁信息的融合 ,得到了一种综合地形高程数据。在此综合地形高程数据上 ,只需采用地形跟踪 /地形回避 (TF/ TA)最优航迹算法 ,便既可实现地形回避 ,又可实现威胁回避。此外 ,对于孤立的山峰和地物 ,文中采用单独处理并与综合地形高程数据关联存储的方法 。

基于数字地图预处理的实时航迹规划

地形跟随 /地形回避、威胁回避 ( TF/TA2 )实时航迹规划是自主式 TF/TA2低空突防系统的关键技术之一。本文在数字地图预处理技术的基础上 ,提出了安全曲面的概念 ,从而使三维最优航迹规划转化为在安全曲面上的二维规划 ,降低了规划维数 ,减少了存储量和计算量 ,提高了实时航迹规划的速度 ,使之更适于在机载条件下实现。文中同时提出了对未预知而由机载传感器实测到的障碍和威胁的处理方法 ,使最优航迹能有效地回避这些障碍和威胁。仿真结果表明 ,文中所提出的实时航迹规划算法是有效的。

地形跟踪/地形回避飞行器航迹优化

提出了一种新的地形跟踪 /地形回避 ( TF/TA)飞行器航迹优化方法 ,该方法将地形、威胁和障碍综合在一起用特定的地形模型来描述 ,并通过将地形模型与飞行器运动方程有机结合 ,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题。最后利用极大值原理给出了航迹优化算法 。

巡航导弹中制导阶段航迹规划算法

巡航导弹作为一种精确打击武器在现代战争中发挥着越来越大的作用。文中总结了飞行器航迹规划算法和地面防空威胁的建模方法 ,并结合巡航导弹自身特点提出了新的航迹规划算法。该算法在动态规划思想的基础上通过动态调整各个惩罚因素之间的比例关系 ,解决了巡航导弹在威胁条件下优先规避威胁区域和充分利用局部地形信息寻找地形掩护飞行的要求 ,生成了满足巡航导弹中制导阶段的要求航迹规划结果。经过实验仿真证明 ,该算法具有收敛速度快和计算量较小的优点。

基于数字地图预处理的低空突防飞行路线规划

地形跟随 地形规避威胁回避TF TA2 (TerrainFollowing ,TerrainAvoidance ,ThreatAvoidance)路线规划是低空突防研究的关键技术.地形信息存贮在数字地图中.为保证所设计路线对飞行器来说是可实现的,研究了数字地图的预处理,把地形、威胁及飞行器性能等信息融合构造了虚拟的地形表面.预处理包括数据文件压缩、威胁信息转化为地形信息、数据插值、及地形的平滑处理.通过设计综合TF TA2 的指标函数、根据A 算法对其转化,并采用优化方法,可实现三维TF TA2 路线规划.仿真结果证明了算法的有效性.

无人机快速三维航迹规划算法

针对无人机三维航迹规划的实时性问题,提出了基于快速扩展随机树的三维航迹规划方法。该算法能够根据当前环境快速有效搜索规划空间,通过随机采样点将搜索导向空白区域,使三维航迹规划能够用于实时航迹规划。通过引入航迹距离约束,搜索树将沿着路径距离最短的近似最优航迹的方向进行扩展,克服了基本快速扩展随机树方法随机性强,只能快速获得可行航迹,无法获得较优航迹的缺点。在搜索过程中无人机的航迹约束条件和地形信息得到了充分利用,使算法生成的航迹能够自动回避地形和威胁,同时满足无人机的动力学约束。通过生成的虚拟数字地图对算法进行了仿真验证,仿真结果表明该方法能够快速有效地规划出满意的无人机三维航迹。

巡航导弹航迹规划综述

航迹规划是新一代的超低空突防技术。论述了航迹规划对提高巡航导弹作战效能的重要作用,探讨了巡航导弹航迹规划的总体框架及关键技术。