舰载机甲板调度路径优化方法的研究

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1、舰载机甲板调度路径优化方法研究摘要舰载机的架次出动率是衡量航母作战能力的重要因素之一，研究舰载机在航母甲板上的调度作业对于分析架次出动率的影响因子有着重要的作用。本文以尼米兹航母为研究平台，重点针对舰载机甲板调度路径优化及动态调度仿真两个关键内容进行了研究。调度路径优化涉及四个方面的内容。系统建模：建立含有非完整性约束的舰载机运动学模型。采用多边形法准确描述舰载机及甲板环境障碍物模型；路径规划算法：针对舰载机甲板调度路径问题，提出了改进的RRT算法。引入RRT节点属性的概念，避免算法搜索过程中的重复计算，保证算法的快

2、速性与完备性。采用双RRT树搜索并考虑到舰载机的非完整性约束，加速算法搜索效率的同时保证了路径的可行性；相交测试：相交测试结合OBB与RSS各自优点，首先采用RSS进行距离测试，发生碰撞则采用OBB进行相交测试，判断包围盒是否重叠，若重叠则进一步采用三角形对相交测试的方法判断是否碰撞；路径平滑处理：采用三次准均匀B样条对RRT算法规划出的路径作平滑处理，减弱各拐点对路径平滑度的影响及RRT树连接处路径点连续问题，进一步优化调度路径。动态调度首先规划舰载机至各个起飞位的调度路径，采用遗传算法生成舰载机的静态最优调度序列

3、；之后引入优先级调度策略，进一步优化该调度序列；采用局部路径重规划的方法，避免舰载机动态调度过程中的碰撞问题。最后基于VisualStudioC++开发舰载机甲板仿真平台，通过一个批次舰载机甲板调度作业，验证本文所提出的路径规划方法的有效性。关键词：舰载机路径规划；随机树快速扩展；碰撞检测；B样条曲线；遗传算法；调度；舰载机甲板调度路径优化方法研究ABSTRACTSortiegenerationofaircraftisafundamentalmeasureofcarrier’Sfirepowercapacity．St

4、udytheschedulingofaircraftondecktakeanimportantroleinanalysisthesortiegeneration．ThisdissertationstudiesthepathoptimizationanddynamicschedulingfortheoperationofaircraftondeckofNimitz．Thepathoptimizationneedsfourmainoperators．First，analysisthetowedaircraftsystem

5、，provideanon．holonomicconstraintkinematicsoftheaircraft．Polygonsmethodisusedfordescribetheaircraftandtheobstaclesofthedeckenvironmentaccurately．Second，fortheapplicationofaircraftpathplanningonthedeck，animproveddynamicRRTpathplanningalgorithmisproposed．Introduce

6、theconceptofRRTnodeattributes，toavoiddouble-countingprocessduringthealgorithmsearchingthepath，andmakesuretherapidrandomsearchaswellastheintegrityofthelawofthealgorithm．ThealgorithmcombinesthenoholonomicconstraintsoftheaircraftwithdoubleextendRRTs，notonlyimprove

7、stheefficiencyofsearchingbutalsoguaranteesthefeasibilityofthepathatthesametime．Andthen，IntersectiontestcombinetheadvantagesofOBBwithRSS．TheuseofRSSfordistancetestbetweenboundingboxes，andOBBforintersectiontest．IftheBVsareoverlap，usethetrianglesintersectiontestto

8、determinewhetherthecollisionoccurbetweenobjects．Thelastone，thethreeQuasi．uniformB-splineareusedforsmoothingtheRRTpathwhichsuitsfortheaircrafttofollow,andfurtheroptimizethesc