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无人机对地侦察任务规划系统研究

作　者: 童颖飞
导　师: 吴庆宪
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 无人机威胁建模任务计划航路规划微分进化算法仿真软件
分类号: V279
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 29次
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内容摘要

在近现代战争当中，无人机作为一种重要的侦察力量，已经越来越多地被各个国家所使用。在各国争相发展无人机形势下，面对当代信息化战争的对抗激烈以及复杂的战争环境的时候，如何深入发展无人机的任务规划技术具有重要的军事和理论意义。为此本文围绕无人机任务规划的功能，将任务规划系统分为任务计划制定和航路规划两个方面，并分别对其深入的展开了相应的研究工作。首先，文章对具体的威胁类型，提出了单个威胁的数学模型，分别建立了雷达、地空导弹、高炮的数学模型，同时计算了雷达的盲区。随后对数字地形生成技术进行分析，对常用的数字地形算法进行仿真。其次，对无人机任务计划制定系统进行分析，建立相应的模型，并将其分为侦察区域转移、侦察航线数据、侦察任务分配、传感器使用以及实时重规划几个子系统进行深入讨论，得出无人机任务计划信息。然后，本文利用改进SAS算法计算出离线航路，并将微分进化算法引入航路规划中，用其计算出合理的离线航路，再利用DSAS算法实现航迹的在线实时重规划，得到实时最优航路。最后，利用VC++软件对设计的任务规划系统进行编程实现，并以一个具体的任务实例对整个软件系统进行仿真。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-21
  1.1 课题研究的背景和意义  14-15
  1.2 无人机对地侦察任务规划研究内容  15-16
  1.3 问题研究现状和发展趋势  16-18
    1.3.1 任务计划制定的研究现状  16
    1.3.2 航路规划的研究现状  16-18
    1.3.3 无人机任务规划研究的发展趋势  18
  1.4 课题涉及的关键技术  18-19
  1.5 论文组织结构  19-20
  1.6 本章小结  20-21
第二章威胁空间建模及数字地形技术  21-36
  2.1 威胁空间建模  21-30
    2.1.1 威胁空间组成要素  21
    2.1.2 雷达威胁空间模型  21-22
    2.1.3 地空导弹威胁模型  22-24
    2.1.4 高炮威胁模型  24
    2.1.5 威胁盲区模型  24-29
    2.1.6 威胁建模一般流程  29-30
  2.2 数字地形技术  30-35
    2.2.1 数字地形模型  30
    2.2.2 数字高程模型的主要表示形式  30-31
    2.2.3 数字地形的模拟  31-35
    2.2.4 SRTM 数字高程数据  35
  2.3 本章小结  35-36
第三章无人机任务计划制定系统  36-62
  3.1 任务计划制定系统总体思路  36-37
  3.2 任务区域间转移  37-44
    3.2.1 威胁因素处理  37-42
    3.2.2 任务区域间转移的飞行高度  42-43
    3.2.3 任务区域间转移的飞行时间  43-44
  3.3 侦察传感器管理  44-47
    3.3.1 侦察传感器探测模型  44-46
    3.3.2 传感器使用选择  46-47
  3.4 区域内侦察机动  47-54
    3.4.1 常用侦察方式  47
    3.4.2 侦察航线计算  47-54
  3.5 任务区域侦察次序排序  54-58
    3.5.1 代价函数选择  54-55
    3.5.2 层次分析法  55-57
    3.5.3 侦察价值  57-58
    3.5.4 最优侦察次序计算  58
  3.6 任务计划系统的更新  58-60
    3.6.1 任务的更新  59
    3.6.2 威胁的更新  59
    3.6.3 局部更新  59-60
  3.7 任务计划制定流程  60
  3.8 本章小结  60-62
第四章无人机低空突防航路规划  62-91
  4.1 低空突防航路规划的描述  62
  4.2 A*算法原理  62-63
  4.3 基于稀疏 A*（SAS）算法的离线三维航路规划  63-74
    4.3.1 代价函数选择  63-64
    4.3.2 航迹点扩展  64-66
    4.3.3 航迹节点估计函数计算  66
    4.3.4 稀疏 A*算法流程  66-68
    4.3.5 算例仿真  68-74
  4.4 基于微分进化算法的离线三维航路规划  74-86
    4.4.1 微分进化算法原理  74-77
    4.4.2 个体编码方式  77-78
    4.4.3 种群初始化  78
    4.4.4 适应度函数选择  78-79
    4.4.5 纵向航路生成  79-80
    4.4.6 基于微分进化算法的离线三维航路规划基本流程  80
    4.4.7 算例仿真  80-86
  4.5 基于动态稀疏 A*（D*）的实时重规划算法  86-90
    4.5.1 无人机航迹实时重规划问题描述  87
    4.5.2 稀疏 D*算法原理  87-88
    4.5.3 稀疏 D*算法流程  88-89
    4.5.4 算例仿真  89-90
  4.6 本章小结  90-91
第五章无人机对地侦察任务规划系统软件设计  91-98
  5.1 软件开发工具简介  91
    5.1.1 Windows 可视化编程  91
    5.1.2 VC++与 Matlab 混合编程  91
  5.2 软件系统的主要功能  91-92
    5.2.1 无人机任务计划制定软件的主要功能  91-92
    5.2.2 无人机低空突防航路规划软件主要功能  92
  5.3 软件系统界面设计  92-95
    5.3.1 无人机任务计划制定系统软件界面设计  92-94
    5.3.2 无人机低空突防航路规划软件界面设计  94-95
  5.4 软件系统结构设计  95-96
  5.5 软件系统程序流程  96-97
  5.6 本章小结  97-98
第六章软件系统仿真  98-113
  6.1 仿真条件设置  98-100
    6.1.1 无人机性能  98
    6.1.2 任务规划地形数据  98
    6.1.3 威胁信息  98-99
    6.1.4 任务信息  99
    6.1.5 其他约束信息  99-100
  6.2 仿真结果  100-112
    6.2.1 离线任务规划仿真  100-108
    6.2.2 在线任务规划仿真  108-112
  6.3 本章小结  112-113
第七章总结与展望  113-115
  7.1 本文所做的工作  113
  7.2 本文的不足和展望  113-115
参考文献  115-118
致谢  118-119
在学期间的研究成果及发表的学术论文  119

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