无人机初始侦察航迹规划空间建模方法研究

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1、无人机初始侦察航迹规划空间建模方法研究【摘要】提出一种无人机初始侦察航迹规划空间建模方法，将探测威胁和火力威胁分别建模，根据两者性质不同，将探测威胁转化为火力威胁，通过引入可穿越系数来描述威胁对航迹的影响，符合战场实际环境。【关键词】无人侦察机;航迹规划;威胁建模;探测威胁;火力威胁StudyonInitialReconnaissancePathPlanningLayoutModelforUAVZHANGHong-shunGUFeng（AviationUniversityofAirForce，ChangchunJilin130022）【Abs

2、tract】AninitialreconnaissancepathplanninglayoutmodelforUAVwasstudiedwithemphasisondealingwithdetectingthreatandfirepowerthreat.Detectingthreatwasconvertedtofirepowerthreataccordingtothedifferentnature.Itinductsthecoefficientofcrosstoappraisetheinfluenceonpathwithdifferentth

3、reat.Itaccordswiththepracticeofthebattlefield.6【Keywords】URAV;Pathplanning;Threatmodeling;Detectingthreat;Firepowerthreat0引言数次局部战争实践证明，当前战场环境愈加复杂，空中防御体系能将一系列威胁在无人机上形成叠加，使得威胁范围和强度大大增加。为提高生存率，无人机航迹规划需远离威胁区域以规避威胁。另一方面，限于机载侦察设备性能，为使侦察图像达到判读需求，就要求无人机与待侦察目标之间的距离在一定的范围内，超出此距离将导致图像

4、质量明显下降。针对无人侦察机航迹规划来说，大多数文献设定无人机执行侦察任务过程中不存在威胁，仅讨论侦察任务的执行，如文献[1]研究了三种不同类型侦察区域内的搜索问题，文献[2-3]在算法上对无人机侦察航迹规划进行了研究，文献[4]讨论了高空无人侦察机侦察设备与航迹规划之间的量化关系，没有考虑地面威胁。文献[5]将无人侦察机所面临的威胁源进行了统一建模，但将威胁区域视为不可穿越区域。通过大量仿真实验发现，将火力威胁视为不可穿越威胁将导致无人机侦察任务质量无法达到要求。本文将探测威胁转化为一定区域内的等效火力威胁，根据火力毁伤概率引入可穿越系数来

5、，通过设定可穿越系数阈值来评价火力威胁对航迹的影响。61无人侦察机规划空间建模问题分析无人机在执行作战任务过程中主要面临雷达探测威胁和火力威胁。探测威胁主要有地面预警雷达、空中警戒雷达等，火力威胁主要有高炮、地空导弹等。火力威胁往往是在探测威胁之后发生作用，因此应尽量降低无人机被发现概率。威胁信息可以根据势场理论进行较精确的量化转换，或从几何特征进行近似等效。完全火力威胁仿真分析需要占用大量时间和空间资源，且有些参数对特定任务的影响不是很大。故可以采用简化方法，依据具体任务特性对威胁突防模型进行简化，以提高航迹规划速度。大量研究和实践证明这是

6、可行的且有效的。本文设定无人机飞行高度大于5000米，故只考虑雷达探测威胁与地空导弹火力威胁。下面依据侦察任务特性，对无人机执行侦察任务过程中的威胁环境进行建模。2威胁空间建模2.1雷达探测威胁空间构建根据雷达探测原理，其能量损耗应与电磁波单向传播距离的四次方成反比。一般情况下，设定雷达散射截面RCS为固定值，根据文献[6]有：S/N=kr・■（1）上式中Kr为常数。6雷达威胁如图1所示，通常天线无法360度扫描，扫描范围为扇形，未能覆盖的角度范围θr～（360°-θr），即无法形成全方位探测，则对无人机探测概率PR（dR）可表示为：PR（d

7、R）=0（d■>d■或h■>d■cosθ■）■其他1（d■d■）■（d■≤d■≤d■）1（d■

8、火力威胁考虑[7]。将雷达探测威胁转化为火力威胁，有式：△PM（dM）=kPR（dR）+△P（4）式中，k为转化系数。故可以把规划空间分为四部分：无威胁区域DN、雷