基于數(shù)字地圖的三維飛行軌跡規(guī)劃技術(shù)*

晁澤睿 南 英 王 昕 馮 開(kāi)

（南京航空航天大學(xué)自然控制實(shí)驗(yàn)室 南京 211100）

1 引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，在現(xiàn)代化、信息化條件下的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場(chǎng)范圍擴(kuò)大，作戰(zhàn)強(qiáng)度增加，各國(guó)為提高在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，均投入大量資金對(duì)作戰(zhàn)武器，特別是作戰(zhàn)方式展開(kāi)研究。目前，利用現(xiàn)代低空突防技術(shù)進(jìn)行突防作戰(zhàn)已經(jīng)成為了一種主要的作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)，而對(duì)作戰(zhàn)飛行器在錯(cuò)綜復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行飛行軌跡規(guī)劃則成了現(xiàn)代低空突防技術(shù)的重中之重［1～3］。

飛行軌跡規(guī)劃是指在給定飛行器特性參數(shù)、飛行任務(wù)、飛行器的機(jī)動(dòng)性能和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等情況下，要求規(guī)劃器能在數(shù)字地圖的某個(gè)離地高度上規(guī)劃出一條性能最優(yōu)的三維軌跡，使飛行器能夠順利地規(guī)避地形和敵方威脅區(qū)，完成預(yù)定任務(wù)［4］。目前，飛行軌跡規(guī)劃主要分為三種算法：A*算法、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法。A*算法通過(guò)在規(guī)劃環(huán)境中把不可行的軌跡點(diǎn)列為不尋優(yōu)區(qū)域，再將可行的軌跡空間分割為多個(gè)子空間根據(jù)軌跡代價(jià)函數(shù)來(lái)決定軌跡尋優(yōu)，運(yùn)算時(shí)間較短［5～8］，但規(guī)劃環(huán)境為二維，無(wú)法考慮較多約束條件；遺傳算法是基于自然選擇和基因遺傳學(xué)原理的搜索算法，將“適者生存”理論引入串結(jié)構(gòu)，不斷地接近最優(yōu)解，簡(jiǎn)單實(shí)用且適合并行處理［9～11］，但該算法編程實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，首先需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行編碼，找到最優(yōu)解之后還需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解碼；粒子群優(yōu)化算法是一種群體智能算法，利用個(gè)體之間的相互協(xié)作來(lái)搜索最優(yōu)解，利用的是生物群體信息共享的思想，既具有容易實(shí)現(xiàn)又具有深刻的智能背景，適合科學(xué)研究［12～14］，但其沒(méi)有遺傳算法的交叉、變異等，在某些問(wèn)題上性能不是很好。……