基于速度障碍法的无人机避障与航迹恢复策略

针对在融合空域内,面临复杂障碍物时无人机飞行冲突解脱和航迹恢复问题,在速度障碍法的基础上提出了一种几何优化方法,并对这个问题进行了严格的数学描述。首先，根据无人机与障碍物之间的相对位置和速度关系,基于航迹预推模型确定其冲突类型,以及是否满足各解脱策略的条件。然后，选取相应的解脱策略。待冲突解脱完成后,无人机恢复至原飞行航线。之后，通过几何分析与理论推导证明该模型能够有效解决飞行冲突,并且给出了具体的冲突解脱和航迹恢复的时间。最后，在仿真中,所提方法根据不同场景自主选择冲突解脱策略,结果显示该方法简单高效。     

态势推演系统中飞机过渡段航迹规划算法研究

态势推演系统需在推演前根据想定对飞机进行航迹规划,其中对沿航路点飞行阶段与巡逻飞行阶段间的过渡段的航迹规划是否合理直接关系到推演航迹的真实性和有效性.分析飞机目标运动航迹及其特征,然后针对飞机过渡段航迹规划问题提出三种几何方法并进行详细分析,最后建立过渡段航迹规划算法并进行仿真验证,结果表明该算法可自动生成最佳的过渡段航迹.     

基于航迹点法向距离的航迹聚类研究

随着民航业的飞速发展,机场噪声污染问题越来越严重,研究航迹聚类对机场噪声预防治理工作具有重要意义。现有航迹聚类算法所采用的航迹点对选取方式,无法实现所选航迹点对在空间上的对应,严重影响聚类效果。针对这一问题,提出一种基于航迹点法向距离的航迹聚类模型。该模型采用航迹点法向距离作为航迹相似性度量方法,有效地解决了因飞机速度差异引起的航迹点对选取不匹配问题。通过K-medoids聚类算法对航迹进行二维和三维聚类,使用Davies Bouldin (DB)指标、Dunn指标对聚类结果进行评价。实验表明,提出的模型能够更好地度量航迹之间的相似性,航迹聚类效果更好,从而验证了该模型的合理性和有效性。     

基于合作博弈的多机飞行冲突解脱策略

针对自由飞行条件下现行多机冲突解脱方法难以实时解脱,提出了一种基于合作博弈的多机冲突解脱方法。首先,研究了评价冲突解脱效果的指标,基于此提出了博弈中的效用函数;其次,构建了合作博弈冲突解脱模型,提出以联盟福利最优解均衡各参与人效益,并进行了论证;最后,在求解中利用粒子群优化算法缩短运算时间。在三机和六机冲突的仿真中,算法能剔除不满足安全间隔的策略后解算出使联盟福利函数最大的均衡点,根据偏好获得多机冲突解脱的最优策略方案。     

针对交叉流的组合冲突解脱策略

航路网络交叉处高密度交通形成的冲突是诱发管制员工作负荷的主要因素, 合理的冲突解脱策略可以降低对保护空域的需求. 针对典型2向交叉流结构, 在分析横向侧移冲突解脱策略优势与不足的基础上, 提出了更符合管制实际需求的基于2次航向改变的组合冲突解脱策略. 首先建立了不受空域约束的组合策略数学模型. 组合策略较横向侧移策略占用较少的机动缓冲空域. 进一步建立了受空域约束的组合策略数学模型, 通过仿真讨论了不同策略的空域资源可用率. 初始偏置角与航迹交叉角存在复杂制约关系, 其合理配置可缩小缓冲区范围, 增加空域资源可用率.     

用于大机动飞行仿真的四元数改进算法

传统的四元数和欧拉角之间的转换只在[-90o,90o]之间取值,且仅是对体轴系下的姿态角进行处理,并没有考虑与航迹轴相关的航迹角的转换问题,这样在大机动飞行仿真中不仅会使飞机方程的解出现奇异,且不能正确表示飞机的姿态。提出了一种新的改进算法,使用该算法,不仅能够实现全角度的四元数与欧拉角之间的转换,也对航迹角的解算进行了相应的处理,使仿真结果与姿态角和航迹角的定义及定义域吻合,能够正确描述飞机的飞行状态。经过对多种大机动飞行动作的仿真,验证了本方法是正确、实用的。     

无人机任务分配与航迹规划协同控制方法

针对无人机协同控制问题,提出一种多无人机任务分配与航迹规划的整体控制架构。将威胁和障碍区域考虑为合理的多边形模型,使用改进的A*算法规划出两个航迹点之间的最短路径。并利用该路径航程作为任务分配过程全局目标函数的输入,采用与协同系统相匹配的粒子结构进行改进粒子群优化(particle-swarm optimization,PSO)任务分配迭代寻优。根据分配结果并考虑无人机性能约束,基于B-spline法平滑路径组合,生成飞行航迹。仿真结果表明,算法在保证计算速度和收敛性能的同时,能够产生合理的任务分配结果和无人机的可飞行航迹。     

风场的相关性对中期冲突探测可靠性的影响

为研究中期冲突探测问题,建立不同高度两机相遇的冲突场景,得到两机相对位置的随机差分方程,对研究区域进行网格离散化后,构造弱收敛于此微分方程的马尔科夫链。在考虑三种不同相关性模型条件下,求解该马尔科夫链,比较得到的未来数十分钟内的冲突概率图,分析相关性对冲突探测结果的影响,不同的相关函数,得到的冲突概率不同。选择合适的相关函数的对于中期冲突探测的可靠性是非常重要的。     

飞行航迹解耦控制器设计

许多经典的飞行控制系统中,基本飞行控制器纵向和横侧向解耦,可以通过控制飞机的姿态达到跟随参考飞行航迹的目的。对于采用该系统的飞机,当执行航迹跟随任务时,需要设计一种新的解耦控制算法,该算法根据最优参考航迹,将飞机航迹控制指令转化为飞行控制系统所需要的解耦姿态控制指令。给出了由该算法构成的解耦控制器结构,并将其与飞行航迹控制器以及基本姿态控制器结合,共同完成航迹跟随任务。最后通过仿真实验,验证了算法的有效性。     

人机协同智能航迹规划算法

人机协同低空突防航迹规划是实现有人机和UAV协同作战的关键技术,结合协同作战的特点和UAV低空突防航迹规划的要求,将人工辅助决策和改进的智能算法结合起来,并利用角度量的变长度基因编码表示飞行航迹,提出人机协同的智能航迹规划算法。该算法能够充分发挥人脑这个超级智能系统,利用人的智慧和经验弥补智能算法的不足,在"高危环境下"下针对突发威胁的覆盖范围来引导航迹求解过程,通过大量仿真计算,结果表明:应用该算法规划的三维航迹能够有效躲避突发威胁,实现威胁回避、地形回避和地形跟随,满足UAV低空突防要求,具有一定的实用价值。     

基于速度障碍法的飞行冲突网络建模与分析

由于依据航空器相对位置关系构建的复杂网络模型未考虑速度、航向等信息, 对航空器之间的冲突和空中交通的复杂情况反映能力有限。为解决这一问题, 使用速度障碍模型优化飞行状态网络中航空器节点之间的连边和权重, 在考虑航空器位置临近的同时, 关注航空器的航向与速度状态, 使网络能够反映出更多空域系统的内禀属性。通过程序仿真和长水机场雷达数据进行验证, 结果表明，该模型相较于飞行状态网络能够更加准确地反映航空器之间的冲突关系和空域的复杂信息, 减少飞行冲突的虚警数量, 提升网络的信息价值。     

基于动态三角剖分的潜在冲突筛选方法

围绕动态Delaunay三角剖分(dynamic delaunay triangulation,DDT)方法难以对空域动态三角剖分中产生的反转三角形实现稳定局部更新问题,提出以顺序的点删除与点增加的局部更新方式替代反转三角形的局部更新方式的改进方法。实验结果表明,改进的DDT方法获得的潜在冲突航空器数目与空域内航空器密度无关,且具有更低的局部更新时间复杂度和稳健性。改进的DDT方法更稳健,更适用于空管指挥系统的潜在冲突筛选任务。     

基于ACO算法和Bezier曲线优化的巡航导弹航路规划

在巡航导弹低空突防前提下,针对蚁群算法规划的导弹航路存在转向点个数较多和转向角度较大的问题,提出一种基于蚁群算法和Bezier曲线优化的三维航路规划方法。将蚁群算法生成的路径节点作为生成Bezier曲线航路的控制点,将曲线航路分段形成折线化航路。采用广度优先搜索算法对航路生成中出现的不可航行路段进行微调处理,得到可行的规划航路。仿真结果表明：生成的航路兼顾了随机搜索全局优化的同时,避免了大角度转向,缩减了飞行航程和转向点个数,保证了巡航导弹飞行过程中的连续稳定。     

COMPARISON OF THE ANALYTIC NETWORK PROCESS AND THE GRAPH MODEL FOR CONFLICT RESOLUTION

1. Introduction A strategic conflict is a situation in which two or more decision-makers are to make a decision that affects issues they have different preferences about (Fang et al. 1993). Conflicts are one of the most characteristic attributes of human societies. Various forms of strategic conflict exist all around us, in areas such as environmental management, international rela-tions, economic competition, and relationships among individuals. Conflicts are studied in a wide range of disci…     

资源约束条件下任务调度算法研究

如何解决资源约束条件下的任务调度问题，保证在资源使用存在冲突情况下, 多个任务高效执行, 其中合理的任务调度和资源冲突消解是影响任务执行效果的关键因素。基于工作流图模型提出了一套资源约束条件下任务调度的框架, 并针对调度过程中产生的资源冲突, 提出了两种任务调度算法: 一种算法通过任务关键度确定优先级, 并基于贪心策略和调整工作流图拓扑结构的方法, 在任务开始前确定任务调度方案; 另一种算法采取弹性资源调度的方式, 使产生冲突的任务优先在资源不足的条件下开始执行, 任务调度和执行交替进行。最后, 通过地震救援案例验证了相关算法可行性, 与求解资源约束条件下任务调度问题的两类典型方法中具有代表性的算法进行对比实验, 分析了所提两种算法的优势与意义。仿真结果表明，所提算法具有适用地震救援资源紧缺特点的优势。     

基于分段贝塞尔曲线的多导弹协同航迹规划

针对多导弹在保证自身生存能力的前提下对目标进行协同打击的问题,提出一种能够使多导弹回避威胁区、避免弹间碰撞、从指定的方向同时攻击目标的协同航迹规划方法。建立导弹的三次贝塞尔曲线航迹模型,考虑导弹的初始发射角、末端攻击角、过载等多种约束,以表示贝塞尔曲线控制点位置的量作为设计变量,以分段航迹最短为性能指标函数,通过优化得到最优分段航迹。根据战场的威胁区的位置和大小,设计了航迹节点选取规则,并与分段航迹优化方法相结合得到了满足威胁回避要求、过载及攻击角度约束的航迹。在各导弹速度相同的前提下,选定最长航迹对应时间为理想攻击时间,其余航迹按比例扩展以与最长航迹的长度相等,从而实现攻击时间的一致。对协同航迹时空安全性进行检测并提出了对不安全航迹的调整方法。仿真结果表明了本算法的有效性。