基于自适应伪谱法的UCAV低可探测攻击轨迹规划研究

研究无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)对地攻击阶段轨迹规划问题。首先,在综合UCAV的气动力特性、发动机推力特性基础上建立UCAV质点模型和动力学模型,并结合UCAV平台初始条件、机动性以及武器投射条件构建约束条件;针对当前轨迹规划中没有考虑雷达散射截面(radar cross section,RCS)随UCAV姿态角改变而动态变化这一缺陷,建立综合考虑动态RCS的威胁概率和攻击时间的目标函数;然后利用可变低阶自适应伪谱法求得攻击轨迹最优解。对时间最短、RCS固定和考虑动态RCS 3种情况进行仿真。结果表明,考虑动态RCS时,UCAV将根据威胁进行轨迹和姿态调整,极大减小了被敌方威胁捕获的概率。该算法能够提供规划轨迹的高精度状态和控制量信息,有利于实现攻击过程的高精度精细规划控制。     

基于TLD模型的UAV三维实时平滑航迹规划

针对无人机三维实时航迹规划问题,提出了一种基于三层决策模型的平滑航迹规划方法,以提高其规划效率和可操作性。首先根据无人机三维飞行的特点,并结合自身性能、威胁和障碍以及地形等约束,设计三层决策目标函数和决策变量;其次为了避免不必要的迂回和路径,提高航迹的平滑性,提出了元胞化地图的变长探测方法和启发式优化策略;最后,利用所提出的认知行为优化算法对这一问题进行求解,以提高规划路径的搜索效率。不同场景地形的仿真及与现有经典方法的比较结果表明:该方法能有效实时规避威胁和地形障碍,且具有较高的可执行性,能够快速生成安全、平滑的飞行路径。     

基于PCGPS算法的UCAV自主攻击可投放区快速解算

无人作战飞机（UCAV）可投放区解算的实时性和精确性直接制约着UCAV自主攻击水平。针对传统可投放区求解过程中存在求解速度慢、实用性受限等缺点,提出了一种基于并行混沌模式搜索（PCGPS）策略的快速算法。该算法综合了并行混沌搜索算法的全局最优搜索能力和广义模式搜索算法的局部精确搜索能力,将混沌变量映射到可投放区边界范围内,并利用并行混沌搜索算法搜索初步最优值作为广义模式搜索的初值,再利用广义模式搜索算法进行局部精确搜索,得到全局最优可投放区边界值。在此基础上,研究了UCAV投弹方式、投弹速度和投弹高度对可投放区边界的影响。数字仿真表明,该算法搜索精度高、速度快,具有快速解算自主攻击可投放区能力。     

基于规则的无人机集群飞行与规避协同控制

针对已有方法在大规模集群系统控制方面的不足,提出一种基于规则的无人机集群系统飞行与规避自主协同控制方法。受群智能思想启发,定义集群内无人机成员的基本飞行规则,实现无人机集群正常飞行和队形重构,在此基础上,将规避动作作为一种新的飞行规则,通过设置相应的规则权重系数,建立整体和成员两种规避控制机制,最后基于线性反馈控制理论证明了无人机集群系统的稳定性。仿真结果表明,所提方法能够控制集群正常飞行并有效处理规避问题,同时具有良好的实时性。     

一种新型鲁棒制导律的研究与仿真

针对导弹与目标相对运动被控模型,应用Lyapunov第二法设计了一种基于L2增益性能指标的鲁棒制导律.在目标机动和制导参数变化时,这种制导律显出较强的鲁棒性,并不需要精确的测量目标加速度,只需得到视线转率测量值,容易在工程中实现.仿真中,分析比较了相同初始条件下鲁棒导引律与比例导引律的抗干扰性能和终端制导精度.仿真结果表明,当存在目标机动和制导误差、角测量噪声时,鲁棒导引律的性能和精度明显优于比例导引律.当仅存在目标机动时,鲁棒导引律不占优势.部分仿真情况下,制导系统的性能和精度可能低于比例导引律.     

激光成像引信在空空导弹中的应用

针对激光成像引信在空空导弹中的应用要解决引信前倾角和引信探测距离的设计问题,在分析激光成像引信推扫成像原理的基础上,建立了激光引信脚印尺寸模型和引信前倾角与探测距离模型,通过仿真得到了最佳引信前倾角和探测距离的设计指标:最佳引信前倾角为15°～40°,相应最佳引信探测距离为70～24 m.     

不确定条件下无人作战飞机在线攻击轨迹决策

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)对地攻击过程中存在的诸多不确定性因素问题,提出基于滚动时域策略和Gauss伪谱法(Gauss pseudospectral method, GPM)的在线实时攻击轨迹决策算法。算法采用滚动时域的优化策略,将全局优化问题转化为一系列相互叠加但不断向前推进的优化区间,通过滚动更新和反馈校正消除不确定误差,同时降低了所提算法的计算复杂度和对计算资源的需求;综合飞行包线约束,武器投射约束和威胁规避约束,采用GPM完成高精度攻击轨迹求解;采用实时迭代策略提供优化初值,通过自适应目标函数切换引导UCAV迅速规避近距突发威胁。仿真结果表明,所提算法能够有效消除不确定误差,同时以较高的精度和速度生成可行的攻击轨迹。     

人类活动对草原影响的研究与仿真

为了天然草原的生息繁衍和可持续发展，针对目前我国草原严重受损的现状，研究了人类活动对草原生长状况的影响，建立了草与食草动物两种生物相互作用的生态学模型，对其进行了深入分析：此后考虑到人为破坏行为对草原生物链的影响，对模型作了进一步改进；巧妙地将模型中的非线性微分方程组线性化，对模型求解；应用Matlab软件对草原的命运予以仿真；最后得出重要结论，对草原的修复及保护有重要参考意义。