有翼飞行器编队协同突防构型和通信拓扑优化方法

作     者：徐星光 于江龙 郭鸿飞 任章 

作者机构：北京机电工程研究所 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 082501[工学-飞行器设计] 0826[工学-兵器科学与技术] 082602[工学-兵器发射理论与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62103016,U2241217,61973013,62103023) 北京市科协青年人才托举工程(BYESS2022186) 

主　　题：有翼飞行器 编队协同突防 编队构型 通信拓扑 优化 

摘      要：有翼飞行器编队构型和通信拓扑优化在编队协同突防应用场景下有着迫切需求。针对编队构型优化中的参考基准选择和飞行器/拦截力量/战场之间关系的建模问题，提出一种基于突防通道的编队构型优化设计方法。通过通信拓扑优化获得领导者飞行器角色，先使用各组长的几何中心、后使用领导者飞行器作为编队构型的参考基准，设计出时变编队构型的显式表达式，摆脱了对事先获取领导者飞行器先验信息的依赖。建立有翼飞行器突防通道模型，保证有翼飞行器在各战场栅格处的探测、反探测、机动规避能力优势。针对通信拓扑优化需要兼顾信息共享和均衡网络负载的问题，在编队构型约束下构建通信拓扑，提出基于最小生成树和最优刚性图的通信拓扑设计优化方法，给出基于战场威胁态势的拓扑切换策略，实现了编队构型和通信拓扑的优化。以有翼飞行器协同突防探测拦截威胁为例，验证了所设计优化方法的有效性。