基于威胁等效和改进pso算法的ucav实时航路规划方法

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1、万方数据第32卷第8期2010年8月系统工程与电子技术SystemsEngineeringandElectronicsV01．32No．8August2010文章编号：1001—506X(2010)08—1706—05基于威胁等效和改进PSO算法的UCAV实时航路规划方法唐上钦，黄长强，胡杰，吴文超(空军工程大学工程学院，陕西西安710038)摘要：为解决无人战斗机(unmannedcombataerialvehicle，UCAV)实时航路规划问题，通过对各种威胁等效为雷迭威胁，威胁分级和每级分层次的处理方法，得到每个威胁的击毁

2、和击伤作用距离。建立UCAV简易的二维模型，利用其飞行姿态与雷达散射截面积(radarcrosssection，RCS)之间的关系，得出以振测概率为基础的威胁代价函数。最后运用自适应Meta-Lamarckian学习策略的粒子群优化(particleswarmoptimization，PSO)算法对方法进行实时性仿真测试，结果表明此方法的有效性。关键词：无人战斗机；最优航路；威胁等效；动态雷达散射截面积；粒子群优化算法中图分类号：文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．i001—506X．2010．08．33Thre

3、atequivalentandireprovedPSOalgorithmbasedreal-timemethodofUCAVrouteplanningTANGShang—qin，HUANGChang-qiang，HUJie，WUWen-chao(EngineeringColl．。AirForceEngineeringUniv．，Xi’an710038，China)Abstract：InordertOsolvetheproblemofreal—timerouteplanningofunmannedcombataerialvehic

4、le(UCAV)，thedamageandinjurydistancearegotthroughthreatclassificationanddelamination．AsimpletwO-dimensionalUC√Wmodelisestablished．ThethreatcoStfunctionbasedonthedetectingprobabilityisgotbyutilizingtherelationbetweenflightattitudeanddynamicradarcrosssection(RCS)．Finall

5、ytheadaptivelearningparticleswarmoptimization(PS0)algorithmisusedtOsimulatethenewway，andtheresultindicatesthevalidityofthismethod．Keywords：unmannedcombataerialvehicle(UCAV)；bestroute；threatequivalent；dynamicradarcrosssection(RCS)；particleswarmoptimization(PSo)algorit

6、hm0引言无人机航路规划就是在综合考虑无人机到达时问、油耗、威胁以及飞行区域等因素的前提下，为无人机规划出最优，或者是满意的飞行航路，以保证圆满地完成飞行任务n]。航路规划是提高无人机生存能力、安全、快速到达目的点的有效途径。目前，大部分的研究都只是局限于静态规划研究，而对于实时规划研究涉及很少。然而，随着防空体系日益完善，防空导弹、雷达、高炮等作战更加隐蔽，事先很难完成探测和定位，因此实时规划具有很强的实战意义。实时规划的时效性要求很高，因此要求算法寻优能力强，收敛速度快。粒子群优化(particleswarmoptimiza

7、tion，PS0)算法是近几年发展起来的一种新型的寻优算法。在无人机航迹实时规划中，PSO算法与其他优化算法(如遗传算法)相比，具有很强的应用价值。本文试图通过运用威胁分级和威胁区域层次化的方法，并采用改变飞机与雷达的相对姿态会导致雷达散射截面积(radarcrosssection，RCS)呈现动态变化这一特性，利用改进的PSO算法，建立无人机航路实时规划方法。1地面威胁分析I．1威胁的等效表示在飞行过程中无人机必须不断检测周围环境的威胁信息和接收地面监控站发送的信息，必须及时对规划环境内的威胁进行表示【2⋯。若对导弹、雷达、火

8、炮等威胁分别进行处理，势必会占用更多的计算机资源，增加处理时间和处理难度，与实时规划要求相悖。按照统一威胁建模的思想，在本文中，把雷达的对空威胁做平均化处理，把它作为基础收稿日期：2009—03—12l修回日期：2009—08一06．基金项目：国家高技术研究发展