基于改进遗传算法的协同航路规划研究

在进行协同任务规划时应同时考虑协同航路规划和任务分配这两个问题,同时到达进攻目标、确定攻击航路以及分配恰当的突击力量于突击目标。针对这一问题提出了目标分配及协同航路选择的优化模型,并且给出了编码结构;针对遗传算法存在的不足,提出了一些改进;然后采用改进的遗传算法对协同任务规划模型进行了仿真验证。仿真结果表明该方法可以有效地规划出协同航路。     

基于改进遗传算法的协同航路规划研究

在进行协同任务规划时应同时考虑协同航路规划和任务分配这两个问题,同时到达进攻目标、确定攻击航路以及分配恰当的突击力量于突击目标.针对这一问题提出了目标分配及协同航路选择的优化模型,并且给出了编码结构;针对遗传算法存在的不足,提出了一些改进;然后采用改进的遗传算法对协同任务规划模型进行了仿真验证.仿真结果表明该方法可以有效地规划出协同航路.     

多方向饱和攻击时反舰导弹航路规划方法

针对难于求取多方向饱和攻击时反舰导弹航路规划全局最优解的问题,对多方向饱和攻击时各枚反舰导弹的航路进行合理设定。依据反舰航路规划的基本约束条件,建立以自控飞行距离最短为目标的航路规划模型,在此基础上,结合平面几何相关知识,将多枚反舰导弹多方向攻击时的航路规划问题转化为求解各枚反舰导弹关键导航点的问题,给出一种快速构造各枚反舰导弹航路的求解方法,并进行仿真验证。仿真结果表明:该方法能快速构造多枚反舰全方位饱和攻击时的简单航路,符合多方向攻击要求,易于工程实现。     

多平台协同突防航路规划

为解决多平台协同突防航路规划问题,提出协同突防航路规划方法框架。通过控制点基于分段保形二次插值描述与生成航路,建立包含平均航路长度、航路长度标准差、累积威胁程度的优化指标,并合成为加权综合目标函数,给出包含转弯半径判断、航路交叉判断以及障碍冲突判断的约束条件,通过粒子群优化算法进行航路控制点优化求解。在不同场景下进行航路规划求解,并分析了优化参数对于方法求解的影响。结果表明,方法能够给出可行且优化的协同突防航路。同时,优化指标的选取与约束条件的建立和航路规划过程解耦,可以在本方法框架的基础上根据实际问题需求自行配置优化指标与约束条件,一定程度上拓展了方法的通用性。     

多防御弹主动防御系统协同一致拦截

针对目标-攻击弹-防御弹群（TAD）系统中防御弹群需协同目标进行主动防御并实现同时拦截攻击弹目标的问题，对TAD系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究，并提出了包括虚拟领弹、目标以及防御弹群的两层协同制导策略，问题采用基于非线性模型预测控制（NMPC）的一致性协议算法进行求解。两层制导策略分别是第一层中的虚拟防御弹领弹协同目标进行主动防御并得到攻击弹位置信息，第二层是真实防御弹群针对确定位置的攻击弹采用基于模型预测控制的一致性算法，实现同时到达并拦截攻击弹。第一层协同制导主要考虑保护目标在安全范围内，以及目标和虚拟防御弹的加速度约束，第二层协同制导主要考虑防御弹群的加速度约束。两层制导均通过基于NMPC的方法优化，计算出目标和防御弹群的协同控制量。仿真结果表明，提出的多防御弹主动防御系统协同一致拦截制导算法能够实现TAD系统中目标和防御弹群的协同主动防御。     

反舰导弹突防的技术手段与战术措施

反舰导弹的突防难度随着战斗舰艇防空体系的不断完善而急剧增加,提高导弹的突防能力,可从技术手段与战术措施两个方面进行研究。从隐身技术、超声速飞行技术、复合制导技术、超低空突防技术、多变弹道技术、航路规划技术、弹载干扰技术、领从弹技术8个方面,系统地总结了提高反舰导弹突防能力的主要技术手段。从作战运用角度,归纳了提高反舰导弹突防能力的6种战术措施,包括多方向攻击、异速导弹结合攻击、高低弹道协同攻击、异类异型弹组合攻击、全引导攻击和饱和攻击。     

多约束条件下飞行器航路规划

飞行器航路规划是一个大范围多目标多约束的三维规划问题。遗传算法是一种求解复杂问题的通用方法。该文在遗传算法中加入了航路规划的相关知识来求解问题,给出一种解决多约束规划问题的方法。首先。提出了一种航迹极坐标编码方式,将航路规划中的部分约束融人到算法模型中并加以解决;第二,采用目标函数的方式解决航路规划中的部分约束。     

反舰导弹对海目标饱和攻击辅助决策系统研究

通过对反舰导弹饱和攻击流程及对舰载防空武器系统防空特性分析的基础上,构建了舰载防空武器系统拦截模型;然后,在满足多角度同时突击的条件下,建立了多方向饱和攻击时的反舰导弹航路规划模型;最后,应用Matlab软件及GUI图形用户界面技术进行编程,设计了饱和攻击辅助决策系统的人机交互界面,并在假定的作战态势与初始条件下进行了仿真验证。结果表明,所设计的饱和攻击辅助决策系统具备反舰导弹发射数量计算、航路规划设置、攻击方案生成等主要功能,能够为指挥员提供完整的饱和攻击决策方案。     

基于T/S-SAS的多无人机四维协同攻击航线生成

针对多无人机攻击目标时间协同以及飞行航线空间协同问题,提出基于时间与空间双协同稀疏A^*搜索(T/S-SAS)算法的多无人机四维协同攻击航线生成算法。改进飞行扩展节点模型,设计基于并发扩展的算法结构,建立时间协同代价计算模型与多机防碰撞约束模型,并开展仿真研究。研究结果表明：所提算法能够增强无人机攻击航线的规划效率、减少不同无人机抵达目标的协同攻击时间极差、解决不同无人机之间的空间防碰撞问题;该算法使多无人机协同攻击航线满足时间/空间约束,提升了多无人机协同时间打击性能及飞行路线空间协同性能,提高无人机协同作战效率与作战能力。     

基于脉冲发动机特性的多弹协同制导律设计

针对攻击高速目标的多弹协同制导律设计问题,提出一种基于脉冲发动机工作特性的多弹协同制导律设计方法.首先,求解视线系下的弹-目相对运动方程;其次,在视线方向上采用有限时间一致性理论进行协同制导律设计,视线法向采用滑模变结构控制理论进行视线角度约束制导律设计;然后,对于视线方向上过载指令,考虑脉冲发动机工作特性,将视线系下的连续制导指令转换为离散制导指令,进而实现多弹协同制导;最后,通过数值仿真验证了所设计协同制导律的可行性和有效性.     

多平台反舰导弹协同航迹规划

为了提高反舰导弹突防概率,基于遗传算法提出了一种多平台反舰导弹协同航迹规划算法．首先,重点讨论了协同航迹的评价问题．为了达到同步攻击目的,同时使飞行代价最小,研究提出了随种群进化而变化的时间协同度评价策略．其次,探讨了多平台反舰导弹协同航迹规划算法的分解．最后,通过仿真算例校验了该算法寻优得到的诸航迹不仅可使导弹实现协同攻击,而且可以很好地规避威胁．     

基于改进A*算法的多无人机协同战术规划

多无人机协同作战是未来无人机作战方式的重要发展趋势。为增强多无人机系统的任务执行能力,提高系统整体作战效能并实现高效资源分配和调度,提出一种基于改进A^*算法的多无人机协同战术规划方法。按照离线规划和重规划两方面,设计战役层和战术层的作战目标迭代优化方案;建立编队协同作战的数学模型,以编队成员间的时间协同和碰撞协同代价为变量,得到多约束条件下的综合编队目标函数;结合多层变步长搜索策略和单步扩展的搜索方式,基于改进A^*算法,用于求解复杂战场环境下的多无人机编队协同作战航路。分别利用改进A^*算法和传统A^*算法进行对比仿真实验。仿真结果表明,多无人机协同战术规划方法能够较好地完成作战任务,改进A^*算法能够获得更优的航路,从而验证了所提算法的有效性。     

存在时延和拓扑不确定的多弹分散化协同制导时间一致性分析

研究了固定拓扑和切换拓扑两种情况下同时存在通信时延和拓扑结构不确定的多导弹协同齐射攻击制导时间一致性问题。基于图论方法将多弹协同制导时间渐近一致性问题转化为制导时间分歧系统的渐近稳定性问题。基于Lyapunov函数方法分析了固定拓扑下分歧系统的渐近稳定性,得到了能够保证制导时间渐近一致的充分条件。将该方法拓展到动态拓扑结构切换情形,基于公共Lyapunov函数给出了充分条件。分别针对固定和切换拓扑下存在时延和时变拓扑结构不确定下的协同齐射攻击问题开展了仿真验证,得到的结果与理论分析相符。     

自主水下航行器多终点航路规划的距离正则化混合水平集算法研究

为进一步提升水平集算法求解自主水下航行器(AUV)时间最优航路的计算效率,结合局部化思想和多项式距离正则化方程,提出一种用于AUV多终点航路规划的混合水平集算法。通过引入简单多项式距离正则化项,融合海流模型,推导新的水平集演化方程,并给出数值实现方法。所提算法无需重复初始化窄带且一次演化就能获得至多终点的所有最优航路集,解决了AUV多终点航路规划时计算效率不高、规划时间过长的问题。仿真结果表明,相较于蚁群算法和量子粒子群算法,在AUV的多终点航路规划中,混合水平集算法计算效率是蚁群算法的6.4倍,是量子粒子群算法的1.6倍,且鲁棒性更佳。     

基于协进化多子群蚁群算法的多无人作战飞机协同航迹规划研究

协同航迹规划是有效提高多无人作战飞机( UCAV)协同作战效能的关键技术之一。分析了多UCAV协同航迹规划问题中的空间协同约束、时序约束以及任务时间约束，建立了基于“协同系数”的协同航迹性能评价指标；在此基础上，通过引入蚂蚁子群间的协同进化策略，并对蚁群算法状态转移规则、信息素更新机制进行了改进，设计并实现了基于协进化多子群蚁群算法的协同航迹规划算法。仿真实验结果表明：本文方法能够很好地处理多UCAV协同任务中的各类约束条件，是一种有效的协同航迹规划方法。     

基于网络图的多航迹快速规划方法

针对飞行器多航迹快速规划展开了研究.在航迹片段构成的网络图的基础上,提出了一种基于遗传算法的多航迹快速规划方法.该方法结合航迹片段和网络图的特点,使用特定的编码方式,快速生成可行的初始航迹,再通过与编码方式相关的遗传算子得到最优航迹.实验结果表明,该方法能快速得到多条飞行航迹,更具有战术选择上的灵活性.     

基于协同攻击区的航空集群最优空间构型研究

针对有人/无人机协同攻击中的航空集群最优空间构型问题,提出了基于自适应Tent混沌搜索灰狼优化算法的航空集群空间构型寻优方法。建立空空导弹协同攻击区数学模型,结合协同攻击区边界搜索方法,得到航空集群在任意空间构型下的协同攻击区解算方法;将自适应Tent混沌搜索方法应用到灰狼优化算法中,有效避免原算法易陷入局部最优和搜索速度慢的问题;以协同攻击区域大小作为目标函数,利用改进后的算法对航空集群空间构型进行寻优。仿真结果表明,改进后的算法能够有效地求得使航空集群协同攻击区域最大且我方伤亡最小的最优空间构型,且最优构型下航空集群协同攻击区明显大于单机攻击区的简单叠加。     

受限通信下多基地多无人机协同搜索多目标任务规划问题

针对多无人机协同搜索多目标的多旅行商航路规划问题(multiple traveling salesman problem,MTSP),建 立一种多目标、多基地、目标有通信限制的多无人机协同侦察任务规划模型。考虑完成任务所需时间、总搜索路径 长度及任务均衡性,利用量子遗传算法进行优化;针对侦察目标受通信类型限制模拟仿真。结果表明,该模型能得 到完成侦察任务的最优航线。     

反舰导弹协同航路多级动态决策模型

针对解决反舰导弹协同航路决策优化的问题,给出一种求解该问题的协同航路多级动态决策模型。运用对策理论对反舰导弹协同航路决策进行分析,建立多级决策Nash-Stackelberg-Nash模型。运用对策-协进化算法进行求解,解决了反舰导弹攻击的协同航路决策问题,并进行试验分析。结果表明:该方法运算简单、收敛速度快、应用效果明显,对该类问题求解及工程应用具有借鉴意义。