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基于优化的电势理论规划三维飞行路径

计算机应用 2011年第2期31卷 581-583页

作者：刘丽峰张树清中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130012 中国科学院研究生院北京100049

利用优化的电势理论进行飞行器三维航迹规划。对电势理论进行了优化,使其既能回避雷达、火力威胁,又能有效地回避地形威胁,使规划出的三维航迹具有一定的实用性。根据突防任务的需要,确定地形威胁与雷达、火力威胁的权重,并将模拟地形... 详细信息

利用优化的电势理论进行飞行器三维航迹规划。对电势理论进行了优化,使其既能回避雷达、火力威胁,又能有效地回避地形威胁,使规划出的三维航迹具有一定的实用性。根据突防任务的需要,确定地形威胁与雷达、火力威胁的权重,并将模拟地形的高程数据与雷达、火力威胁按各自的权重叠加得到综合威胁电场;通过限定位于起始点和目标点之间的搜索范围,并对搜索条件进行改进,保证飞行路径最终能收敛于目标点;最后,用坡度限制平滑算法、曲率限制平滑算法对航迹进行法向加速度和曲率限制使其符合飞行器机动性能和可飞性要求。仿真结果表明,优化的电势理论可以进一步考虑地形威胁,而且在能够考虑目标点附近的各种威胁,提高了该方法的实用性,还能缩短航线规划的时间。

关键词：电势理论综合威胁场三维航迹规划高程矩阵

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应用改进的电势理论规划三维飞行路径

火力与指挥控制 2011年第4期36卷 175-178页

作者：刘丽峰张树清中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130012 中国科学院研究生院北京100049

改进了电势理论使其能回避地形威胁,规划实用的三维航迹。将模拟地形的高程数据矩阵按一定的权重叠加到威胁电场上,使威胁场不但能反映雷达、火力威胁而且能反映地形威胁;通过限定位于起始点和目标点之间的搜索范围,减少了计算的复杂度... 详细信息

改进了电势理论使其能回避地形威胁,规划实用的三维航迹。将模拟地形的高程数据矩阵按一定的权重叠加到威胁电场上,使威胁场不但能反映雷达、火力威胁而且能反映地形威胁;通过限定位于起始点和目标点之间的搜索范围,减少了计算的复杂度,保证飞行路径最终能到达目标点;同时,在上述航迹规划的基础上,由坡度限制平滑算法,曲率限制平滑算法对垂直航迹进行法向加速度和曲率的约束求得适合飞行器机动性能的飞行的路线。

关键词：电势理论综合威胁场三维航迹规划威胁回避高程矩阵

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基于无人机群的雷达信号时差定位方法研究

基于无人机群的雷达信号时差定位方法研究

作者：朱惠敏电子科技大学

学位级别：硕士

无人机以其低成本、零伤亡、机动灵活以及可持续作战等特点,在现在军事战争中发挥着重要的作用。而无源时差定位系统每个观测站只需要单个接收通道,可以最大限度的降低对定位系统的载荷要求,且定位精度高,被广泛应用于电子对抗等军事领... 详细信息

无人机以其低成本、零伤亡、机动灵活以及可持续作战等特点,在现在军事战争中发挥着重要的作用。而无源时差定位系统每个观测站只需要单个接收通道,可以最大限度的降低对定位系统的载荷要求,且定位精度高,被广泛应用于电子对抗等军事领域。本文针对基于无人机群的雷达信号时差定位问题展开研究,论文的主要工作如下:(1)针对非线性时差定位方程的解算问题,分别研究了Chan算法和泰勒级数展开法。对于无人机存在站址误差的情况,推导其定位性能界并分析站址误差对时差定位精度的影响,进一步研究了考虑站址误差的两步加权最小二乘法和泰勒级数展开法。另外通过仿真分析了无人机群布站方式、基线长度、主无人机位置和无人机数目对定位精度的影响,为后续无人机群航迹规划的研究提供基础。(2)针对无人机群基于时差的目标定位跟踪问题,研究了扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波算法。将即时定位算法和非线性滤波算法相结合对固定和运动辐射源进行定位跟踪,进一步提高定位精度。另外改进了非线性滤波算法,使其适应存在站址误差的定位场景。最后通过仿真分析了时差测量误差、站址误差以及无人机群航迹对定位精度的影响,并验证了改进算法的有效性。(3)针对无人机群飞行轨迹影响无源时差定位精度的问题,研究了基于时差定位的无人机群三维实时航迹规划算法。首先根据无人机机动性能约束建立了航迹规划的离散模型,将无人机群航迹规划问题转化为每个时刻对每架无人机飞行状态控制量的优化问题。利用扩展卡尔曼滤波,以最小化加权CRLB矩阵的迹为差分进化算法的优化指标进行航迹规划。对于无人机飞行高度约束和无人机群协同约束,构造相应的惩罚适应度函数作为优化指标。然后给出了基于时差定位的无人机群三维实时航迹规划流程。最后对算法进行仿真,与无人机群保持初始布站及航向的定位结果进行对比,验证了航迹规划算法的有效性。

关键词：无源时差定位无人机群站址误差三维航迹规划

城市空间管控的场景网格化建模与应用方法研究

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城市空间管控的场景网格化建模与应用方法研究

作者：吴翔宇战略支援部队信息工程大学

学位级别：硕士

通用航空、无人机产业迅猛发展,特别是随着低空领域的开放,飞行器数量不断增加,越来越多的飞行任务需要在低空甚至城市中完成,这使得空间管理的压力越来越大;另一方面,智能化战争将颠覆传统的战争模式,无人机集群作战将成为未来战争的... 详细信息

通用航空、无人机产业迅猛发展,特别是随着低空领域的开放,飞行器数量不断增加,越来越多的飞行任务需要在低空甚至城市中完成,这使得空间管理的压力越来越大;另一方面,智能化战争将颠覆传统的战争模式,无人机集群作战将成为未来战争的重要组成部分。现有的空间管控应用系统是对象化的规划思路,难以满足大量空间对象的高效管理需求。网格化的管理方式以空间为研究基础,这种方式不考虑对象数量,而是考虑网格的占用情况,将计算问题变为查询问题,从原理上降低了对象化管理方式的复杂度,为空间管控问题提供了一种新的解决思路。论文以网格化的空间管理思路为基础,研究包括城市三维场景网格化建模与数据组织、三维非刚性网格编码与动态对象标识以及基于网格格点的无人机三维航迹规划,本文的创新点如下:1.针对现有建模方法存在计算效率低、数据冗余大等问题,建立统一的网格化框架,设计了多尺度网格化建模方法,以实现对不同数据形式的对象进行统一的网格化表达;在此基础上,针对三维数据组织效率低的问题,提出基于网格的数据组织方法,可以实现城市建构筑物等数据的高效索引和查询。实验表明:网格化方法可以实现不同类型数据的快速多尺度网格化建模,数据组织方法在不同查询区域、不同数据量的空间查询时,其效率和稳定性均优于Oracle Spatial,更加满足大数据量情况下对数据组织的需求。2.针对现有刚性网格剖分结构存在的问题,设计了一种非刚性网格编码方法,用同一套编码对网格的格元、格边、格点和格面同时编码,使任意相邻的八个网格均可以进行非刚性聚合;设计了格点化标识方法,增加了格点、格边和格面的标识能力,用于解决网格框架中动态对象的标识问题;研究了直线格点化方法和飞行冲突检测方法,用于检测规划航迹之间的飞行冲突。实验表明:相比于刚性网格化标识方法,基于格点的标识方法对目标的标识准确性更高,标识网格与对象的尺度更加匹配;相比于Bresenham算法,直线格点化方法对空间直线的贴合度更高,航迹偏离度更低;在飞行冲突检测时,相比计算检测法,本文方法采用查询检测的效率更高。3.针对传统A*网格算法存在对无人机定位不准确、航迹不可飞的问题,提出基于格点优化的A*算法,以实现网格化框架中的无人机三维航迹规划。该方法以网格格点为基础,通过搜索格点完成航迹规划,规划中考虑真实飞行的约束条件,设计了更优的航迹代价函数,以提升航迹在真实情况下的安全性与可飞性。实验表明:相比A*的网格算法,本文方法可以实现三维空间的避障和规划,且规划的航迹路程更短、路线更优。

关键词：城市空间管控网格化建模三维数据组织非刚性网格编码三维航迹规划

彩虹-Ⅲ型无人机航空磁测系统应用示范效果评述

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物探化探计算技术 2019年第6期41卷 787-797页

作者：崔志强李飞胥值礼中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所廊坊065000 国家现代地质勘查工程技术研究中心廊坊065000

近年来,自主研发的彩虹-Ⅲ型无人机航空磁测系统已完成3个地区的应用示范,系统地集成与改进、过程操作与实践、质量与流程控制得到进一步完善,三维航迹规划技术的应用一定程度上弥补了系统在较复杂地形区的超低空飞行能力,提高了航磁数... 详细信息

近年来,自主研发的彩虹-Ⅲ型无人机航空磁测系统已完成3个地区的应用示范,系统地集成与改进、过程操作与实践、质量与流程控制得到进一步完善,三维航迹规划技术的应用一定程度上弥补了系统在较复杂地形区的超低空飞行能力,提高了航磁数据质量。系统梳理各示范区的主要数据质量指标,对测量数据的可靠性、准确性及系统的优缺点进行了论述,应用示范成果为该系统的广泛推广与应用积淀了技术基础和丰富经验。

关键词：无人机航空磁测系统彩虹-Ⅲ 测量能力三维航迹规划应用效果