本發(fā)明涉及飛機(jī)航跡規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種航跡規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、航跡規(guī)劃是路徑規(guī)劃的一種，也是飛機(jī)的重要技術(shù)組成部分，其意義在于幫助飛機(jī)在惡劣的飛行環(huán)境中規(guī)避各種威脅和滿足多樣的約束條件，為無人機(jī)提供可執(zhí)行的飛行路徑，順利完成任務(wù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，已將蟻群算法、遺傳算法、動態(tài)規(guī)劃算法等算法應(yīng)用到航跡規(guī)劃領(lǐng)域中，在航跡規(guī)劃過程中所建立的航跡模型并未考慮實(shí)戰(zhàn)中載機(jī)執(zhí)行投彈業(yè)務(wù)后航跡發(fā)生脫離的情況和投彈前后航跡模型指標(biāo)不同的情況，這就使飛機(jī)航跡規(guī)劃在對地突擊任務(wù)中存在一定局限性的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種航跡規(guī)劃方法，將整個航跡劃分為投彈前后兩個部分，綜合考慮投彈前后航跡模型，通過共生生物搜索得到的航跡規(guī)劃在對地突擊任務(wù)中有良好的表現(xiàn)。

2、本發(fā)明的一種航跡規(guī)劃方法，包括如下步驟：

3、建立飛機(jī)投彈前后航跡模型，將所述航跡模型的代價函數(shù)作為共生生物搜索模型的適應(yīng)度函數(shù)，通過所述共生生物搜索模型得到最優(yōu)航跡；所述代價函數(shù)j為：

4、j＝j(luò)(1)(m)+j(2)(n)；

5、其中，j(1)(m)為投彈前航跡模型的代價函數(shù)，為：

6、

7、j(2)(n)為投彈后航跡模型的代價函數(shù)，為：

8、

9、其中，代表投彈前，第i個航段的第s個飛行屬性，代表投彈后，第j個航段的第s個飛行屬性，代表投彈后，飛機(jī)返回的飛行階段，第j個航段的第s個飛行屬性，代表投彈后，導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)飛行階段，第j個航段的第s個飛行屬性，λs代表s個飛行屬性的權(quán)重。

10、進(jìn)一步的，所述航段的劃分方法采用步長劃分方法。

11、進(jìn)一步的，所述飛行屬性為平均飛行高度、威脅強(qiáng)度和航段長度中的一組或多組組合。

12、進(jìn)一步的，所述威脅強(qiáng)度利用威脅代價表示，所述威脅代價為：

13、fj(i)＝χjβjuj/(dj)4；

14、uj為威脅勢場強(qiáng)度，由威脅自身特性決定；當(dāng)飛行器被探測到時βj＝1，反之βj>1；當(dāng)該航段經(jīng)過目標(biāo)威脅區(qū)域時，χj＝1，否則χj＝0。

15、進(jìn)一步的，所述飛機(jī)投彈前后航跡模型的約束條件為航跡總長度約束、最大最小飛行高度約束、最大爬升/下滑角約束、最小轉(zhuǎn)彎半徑約束、最小航跡段長度約束和消耗燃料量約束中的一項(xiàng)或多項(xiàng)組合。

16、進(jìn)一步的，航跡總長度約束為：

17、其中，||li||為航跡段li的長度；

18、所述最大最小飛行高度約束為：

19、hmin≤h≤hmax；

20、所述最大爬升/下滑角約束為：

21、最小轉(zhuǎn)彎半徑約束為：rk≥rmin；

22、最小航跡段長度約束為：li≥lmin(i＝1,2,…,n)

23、消耗燃料量約束為：(fp1t1+fp2t2)≤fmax＜f0。

24、進(jìn)一步的，所述共生生物搜索模型得到最優(yōu)航跡的方法包括：

25、步驟1：初始化生物群體大小n、搜索空間上下界ub和lb、最大迭代次數(shù)itermax；

26、步驟2：確定適應(yīng)度最強(qiáng)的生物體xbest；

27、步驟3：在生物種群中隨機(jī)選擇兩個不同個體xi和xj，生成他們之間的關(guān)系特征向量mutual_vector，生成新個體xi_new和xj_new；對于生物個體xi和xj，若f(xi)<f(xi_new)或f(xj)<f(xj_new)，則選擇接受新個體xi_new、xj_new；

28、步驟4：在生物種群中隨機(jī)選擇兩個不同個體xi和xj，生成新個體xi_new；對于生物個體xi，若f(xi)<f(xi_new)，則選擇接受新個體xi_new；

29、步驟5：生成變異載體parasite_vector；對于生物個體xi，若f(parasite_vector)<f(xj)，則選擇接受新個體xi_new；

30、步驟6：若達(dá)到種群生物個體數(shù)，進(jìn)入步驟7，否則進(jìn)入步驟2，繼續(xù)下一次搜索；

31、步驟7：若達(dá)到終止標(biāo)準(zhǔn)，則輸出全局最優(yōu)解xbest；否則進(jìn)入迭代計數(shù)器，記錄后繼續(xù)下一次搜索。

32、本發(fā)明提供與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果：

33、1、本發(fā)明的航跡模型基于投彈前后飛機(jī)的實(shí)際情況建立，根據(jù)投彈前后的實(shí)際情況建立的代價函數(shù)能夠全面反映對地攻擊任務(wù)中飛機(jī)的實(shí)際飛行情況，能夠提供更為優(yōu)良的航跡規(guī)劃結(jié)果。

34、2、本發(fā)明中的航段區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的額定段數(shù)的分段方法，能夠靈活反映不同航段的威脅代價，更符合飛機(jī)投彈前后的飛行情況，使得到的最優(yōu)航跡的安全性最高。

35、以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述航段的劃分方法采用步長劃分方法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述飛行屬性為平均飛行高度、威脅強(qiáng)度和航段長度中的一組或多組組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述威脅強(qiáng)度利用威脅代價表示，所述威脅代價為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述飛機(jī)投彈前后航跡模型的約束條件為航跡總長度約束、最大最小飛行高度約束、最大爬升/下滑角約束、最小轉(zhuǎn)彎半徑約束、最小航跡段長度約束和消耗燃料量約束中的一項(xiàng)或多項(xiàng)組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，航跡總長度約束為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述共生生物搜索模型得到最優(yōu)航跡的方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種航跡規(guī)劃方法，屬于飛行器航跡規(guī)劃領(lǐng)域。本發(fā)明建立飛機(jī)投彈前后航跡模型，將所述航跡模型的代價函數(shù)作為共生生物搜索模型的適應(yīng)度函數(shù)，通過所述共生生物搜索模型得到最優(yōu)航跡；代價函數(shù)包括投彈前的第一階段和投彈后的第二階段構(gòu)成。將整個航跡劃分為投彈前后兩個部分，綜合考慮投彈前后航跡模型，通過共生生物搜索得到的航跡規(guī)劃在對地突擊任務(wù)中有良好的表現(xiàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳丹強(qiáng),馬宗成,李國帥,王靖華,劉澤乾,肖樹臣,車?yán)^馨,趙添,陳萃,孫媛媛,馮志書
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍空軍航空大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6