一种同时满足攻击角度和时间的航迹规划方法
发布时间：2021-06-01 06:51
为了进行多导弹从指定方向同时攻击目标的协同航迹规划。文中基于稀疏A*算法,根据导弹飞行约束和轨迹圆滑方式扩展节点;通过增加控制点并调整代价函数实现攻击角度约束;假设多导弹速度相同,通过选取期望长度重新规划其他航迹;对航迹节点进行时空安全检测与重置,避免了弹间的碰撞;最后进行轨迹平滑,得到满足飞行和攻击约束的可飞航迹。仿真结果表明了算法的有效性。
【文章来源】：弹箭与制导学报. 2019,39(03)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
搜索方式变化*
时考虑飞行器的约束是稀疏A*算法的一个基本步骤。根据几何关系和飞行约束有v2nmaxg=dmintanφmax2(2)式中:v为导弹运动速度，nmax为可用过载，g为重力加速度，dmin为最小航迹长度，表示导弹在改变姿态时必须直飞的距离，φmax为最大转弯角。为了得到可飞航迹，需要对航迹段进行平滑处理。假设导弹在转弯处按照可用过载飞行，那么得到的平滑航迹将会是一段圆弧。为了实现连续的两段转弯，搜索的步长dmin至少为最小航迹长度的两倍，如图2所示。1．3具有攻击角度约束的航迹规划方法文中采用单控制点下改进代价函数的搜索方式，高效快速地满足了航迹的攻击角度约束。导弹以指定角度攻击目标的示意图如图3。图图2步长选取示意中，T为目标点，θd为期望攻击角度，Δφ为进入目标方向角范围，当没有控制点时，Δφ是一个很小的范围。图3(a)表示单纯角度约束，这种方式程序上实现比较容易，但是效率很低、时间长。为解决此问题，加入了单控制点来实现攻击角度约束。控制点选取方式如图3(b)所示，以目标T初始点，按照攻击角度反向延伸一个步长d的距离，得到控制点C。将得到的控制点作为新的目标点。这样，既扩大了收敛时角度约束，提高搜索效率，又满足了角度约束。根据文献［4］，过多控制点会降低搜索效率，文中只选取单控制点。图3角度约束方式改进代价函数方式如下:代价函数f(n)中，实际代价值g(n)保持不变，而启发函数h(n)则同时考虑预估长度代价和预估角度代价，其表达式为:h(n)=ll*+θ－θd
谓?衅交??理。假设导弹在转弯处按照可用过载飞行，那么得到的平滑航迹将会是一段圆弧。为了实现连续的两段转弯，搜索的步长dmin至少为最小航迹长度的两倍，如图2所示。1．3具有攻击角度约束的航迹规划方法文中采用单控制点下改进代价函数的搜索方式，高效快速地满足了航迹的攻击角度约束。导弹以指定角度攻击目标的示意图如图3。图图2步长选取示意中，T为目标点，θd为期望攻击角度，Δφ为进入目标方向角范围，当没有控制点时，Δφ是一个很小的范围。图3(a)表示单纯角度约束，这种方式程序上实现比较容易，但是效率很低、时间长。为解决此问题，加入了单控制点来实现攻击角度约束。控制点选取方式如图3(b)所示，以目标T初始点，按照攻击角度反向延伸一个步长d的距离，得到控制点C。将得到的控制点作为新的目标点。这样，既扩大了收敛时角度约束，提高搜索效率，又满足了角度约束。根据文献［4］，过多控制点会降低搜索效率，文中只选取单控制点。图3角度约束方式改进代价函数方式如下:代价函数f(n)中，实际代价值g(n)保持不变，而启发函数h(n)则同时考虑预估长度代价和预估角度代价，其表达式为:h(n)=ll*+θ－θdθ*(3)式中:l为当前节点到目标点直线距离，θ表示当前航迹段航向角度，l*、θ*分别为归一化参考数值。2多弹协同航迹规划方法多弹协同航迹是指:每个导弹在满足自身约束的单条航迹基础上，生成的满足协同约束的多条航迹。文中的协同约束包括攻击时间、攻击角度和弹间避碰。通过上一节，可以得到具有
【参考文献】：
期刊论文
[1]导弹武器系统协同作战研究[J]. 商巍,赵涛,环夏,陈明,陈世富. 战术导弹技术. 2018(02)
[2]一种同时具有攻击时间和攻击角度约束的协同制导律[J]. 王晓芳,王紫扬,林海. 弹道学报. 2017(04)
[3]基于SAS算法的三维多UAV协同航迹规划方法[J]. 王奎民. 电子科技. 2013(11)
[4]一种具有端点方向约束的快速航迹规划方法[J]. 杨杰,蔡超,孙希霞. 计算机工程. 2014(02)
[5]A*算法在矿井灾害应急救援中的应用[J]. 姜雷. 煤炭技术. 2011(05)
[6]飞行器航迹规划研究现状与趋势[J]. 郑昌文,严平,丁明跃,苏康. 宇航学报. 2007(06)
硕士论文
[1]基于时间协同的多UAV航迹规划方法研究[D]. 杨裕杰.哈尔滨工程大学 2014
[2]多飞行器协同航迹规划算法研究[D]. 毛云云.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3209884
【文章来源】：弹箭与制导学报. 2019,39(03)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
搜索方式变化*
时考虑飞行器的约束是稀疏A*算法的一个基本步骤。根据几何关系和飞行约束有v2nmaxg=dmintanφmax2(2)式中:v为导弹运动速度，nmax为可用过载，g为重力加速度，dmin为最小航迹长度，表示导弹在改变姿态时必须直飞的距离，φmax为最大转弯角。为了得到可飞航迹，需要对航迹段进行平滑处理。假设导弹在转弯处按照可用过载飞行，那么得到的平滑航迹将会是一段圆弧。为了实现连续的两段转弯，搜索的步长dmin至少为最小航迹长度的两倍，如图2所示。1．3具有攻击角度约束的航迹规划方法文中采用单控制点下改进代价函数的搜索方式，高效快速地满足了航迹的攻击角度约束。导弹以指定角度攻击目标的示意图如图3。图图2步长选取示意中，T为目标点，θd为期望攻击角度，Δφ为进入目标方向角范围，当没有控制点时，Δφ是一个很小的范围。图3(a)表示单纯角度约束，这种方式程序上实现比较容易，但是效率很低、时间长。为解决此问题，加入了单控制点来实现攻击角度约束。控制点选取方式如图3(b)所示，以目标T初始点，按照攻击角度反向延伸一个步长d的距离，得到控制点C。将得到的控制点作为新的目标点。这样，既扩大了收敛时角度约束，提高搜索效率，又满足了角度约束。根据文献［4］，过多控制点会降低搜索效率，文中只选取单控制点。图3角度约束方式改进代价函数方式如下:代价函数f(n)中，实际代价值g(n)保持不变，而启发函数h(n)则同时考虑预估长度代价和预估角度代价，其表达式为:h(n)=ll*+θ－θd
谓?衅交??理。假设导弹在转弯处按照可用过载飞行，那么得到的平滑航迹将会是一段圆弧。为了实现连续的两段转弯，搜索的步长dmin至少为最小航迹长度的两倍，如图2所示。1．3具有攻击角度约束的航迹规划方法文中采用单控制点下改进代价函数的搜索方式，高效快速地满足了航迹的攻击角度约束。导弹以指定角度攻击目标的示意图如图3。图图2步长选取示意中，T为目标点，θd为期望攻击角度，Δφ为进入目标方向角范围，当没有控制点时，Δφ是一个很小的范围。图3(a)表示单纯角度约束，这种方式程序上实现比较容易，但是效率很低、时间长。为解决此问题，加入了单控制点来实现攻击角度约束。控制点选取方式如图3(b)所示，以目标T初始点，按照攻击角度反向延伸一个步长d的距离，得到控制点C。将得到的控制点作为新的目标点。这样，既扩大了收敛时角度约束，提高搜索效率，又满足了角度约束。根据文献［4］，过多控制点会降低搜索效率，文中只选取单控制点。图3角度约束方式改进代价函数方式如下:代价函数f(n)中，实际代价值g(n)保持不变，而启发函数h(n)则同时考虑预估长度代价和预估角度代价，其表达式为:h(n)=ll*+θ－θdθ*(3)式中:l为当前节点到目标点直线距离，θ表示当前航迹段航向角度，l*、θ*分别为归一化参考数值。2多弹协同航迹规划方法多弹协同航迹是指:每个导弹在满足自身约束的单条航迹基础上，生成的满足协同约束的多条航迹。文中的协同约束包括攻击时间、攻击角度和弹间避碰。通过上一节，可以得到具有
【参考文献】：
期刊论文
[1]导弹武器系统协同作战研究[J]. 商巍,赵涛,环夏,陈明,陈世富. 战术导弹技术. 2018(02)
[2]一种同时具有攻击时间和攻击角度约束的协同制导律[J]. 王晓芳,王紫扬,林海. 弹道学报. 2017(04)
[3]基于SAS算法的三维多UAV协同航迹规划方法[J]. 王奎民. 电子科技. 2013(11)
[4]一种具有端点方向约束的快速航迹规划方法[J]. 杨杰,蔡超,孙希霞. 计算机工程. 2014(02)
[5]A*算法在矿井灾害应急救援中的应用[J]. 姜雷. 煤炭技术. 2011(05)
[6]飞行器航迹规划研究现状与趋势[J]. 郑昌文,严平,丁明跃,苏康. 宇航学报. 2007(06)
硕士论文
[1]基于时间协同的多UAV航迹规划方法研究[D]. 杨裕杰.哈尔滨工程大学 2014
[2]多飞行器协同航迹规划算法研究[D]. 毛云云.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3209884
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