无人机的侦察航路规划!
柳长安"王和平"李为吉
#西北工业大学飞机工程系"陕西西安$%&&$’(
摘要)针对无人机#*+,(侦察任务的两个目标)#%(发现尽可能多的目标-#’(获得对所有目标尽可能多的有效侦察时间"提出了一种优化方法"包括航路规划和航路光顺两部分.首先由基于遗传算法#/+(的航路规划器根据选定的任务目标制定出优化航路"然后由航路光顺器对优化航路进行光顺以形成可供无人机飞行的航路.最后给出了仿真结果"初步表明该方法可以有效地提高无人机的侦察任务效率.
关键词)无人机#*+,("航路规划"遗传算法"有效侦察时间
中图分类号),’$0文献标识码)+文章编号)%&&&1’$23#’&&4(&51&50&1&2
在任务区域内执行侦察任务时"无人机是按照预先指定的侦察次序和侦察重点执行一条参考航路"并可根据战场需要适时地调整6修正参考航路.由于在执行任务阶段对参考航路的调整只是局部的"因此在地面准备阶段进行的参考航路规划对于提高无人机的侦察效率至关重要7%8.
9航路规划方法
所考虑的无人机侦察任务区域为%&&:;<
%&&:;的正方形区域"地形平坦无遮挡"如图%所示.其中圆点代表侦察目标"矩形方块代表无人机的出发点.如果把无人机视为质点并假设无人机在某一高度上等速飞行"那么无人机的性能约束就只有最大航程=航时和最小转弯半径两个约束"因此在规划过程中只需要对候选航路的航程和转弯半径进行限制即可.文中采用的航路规划方法可分为两个步骤)#%(根据侦察任务要求按航路评价指标对航路进行优化计算"使用遗传算法找寻全局最优解"得到初始航路-#’(对初始航路的转折处进行划分"形成一条由若干段等长线段首尾相连而成的链路.这些链路被视为带有许多质点的弹簧链"通过动力学仿真进行链路的光顺"形成可供无人机飞行的航路.
最终获得的航路将是一条光滑的路线"满足无人机的最小转弯半径和航程约束条件"且具有较高的侦察效率"可以获得尽可能多的对目标群的侦察监视时间或对尽可能多的目标进行侦察.上述过程的具体作法将逐一说明
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图%侦察任务区域示意图
>航路优化评价指标
在执行侦察任务时"为了获得某一目标的有效信息"无人机必需接近目标并使目标处于其机载电子6光学侦察设备的作用距离内.如果为了实时监控某一目标"无人机还必需在此目标的上空盘旋6停留以使目标长时间地处于机载设备的监控之下.
根据这一要求"采用有效侦察飞行时间作为评价航路优劣的指标.表示无人机对目标总的侦察6监
’&&4年3月第’%卷第5期
西北工业大学学报
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作者简介)柳长安#%0$5U("西北工业大学博士生"主要从事航路规划6作战效能等的研究.
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