一种飞行器导航算法研究及其系统设计

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1、一种飞行器导航算法研究及其系统设计作者姓名刘军强导师姓名、职称于昕副教授一级学科控制科学与工程二级学科模式识别与智能系统学科门类工学硕士提交毕业论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121223分类TN82号TP18密级公开西安电子科技大学硕士学位论文一种飞行器导航算法研究及其系统设计作者姓名：刘军强一级学科：控制科学与工程二级学科：模式识别与智能系统学科门类：工学硕士指导教师姓名、职称：于昕副教授提交日期：2014年12月ResearchonAircraftNavigationAlgorithma

2、ndDesignoftheSystemAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlScienceandEngineeringByLiuJunqiangSupervisor:Prof.YuXinDecember2014西安电子科技大学毕业论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

3、成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许

4、查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着近年来能源问题的日趋严重，飞行器的飞行节油轨迹优化设计问题已经受到广泛的关注。飞行器在特定的飞行条件下，如何选取最佳的飞行状态，使其中某项性能指标达到最优状态，已经成为飞行器导航中重点考虑的问题。随着信息化的飞速发展，在现代战争和经济成本衡量中，飞行器的飞行时间

5、因素的影响也越来越突出，具有飞行时间约束的路径规划才能满足飞行器的任务需要。现代飞行器普遍具有时间调控能力，飞行时间因素逐渐开始受到人们的关注和重视。本论文结合飞行器在实际飞行中的燃油消耗，以航空燃油量最经济最少为前提，主要研究利用轨迹优化方法对飞行器的飞行轨迹进行合理优化，通过对飞行器各阶段的燃油消耗进行研究，分别对返场经济导航、航线经济导航、巡航及航路重规划进行建模，并优化其飞行路径。在三维航路重规划的基础上，加入时间维的4D路径导航算法也日益重要，本文通过基于几何约束的自适应A星算法对其进行路径规划。本文的主

6、要工作内容如下：1.论文首先详细介绍了飞行器经济导航的几种模型，然后对经济导航涉及到的主要算法进行了详细介绍，包括最大燃油里程模型、BINGAO告警模型及能量状态法等算法模型，并且对经济导航路径优化算法进行了详细分析，最后对飞行器经济导航所涉及到的算法进行了算法仿真，并验证其算法的有效性。2.论文提出了基于自适应Ａ星算法的航路重规划模型，在此基础上研究并实现了4D路径规划算法。论文首先介绍了航路重规划模块所用到得A星算法以及自适应A星算法，并对比了其优劣性。接着介绍了4D路径规划的航程路径代价表示以及基于几何约束的

7、自适应A星算法，然后对于时间误差的改进方法进行了研究，接着进行了实验仿真，验证了该改进算法的可行性。3.论文设计并实现了飞行器经济导航仿真系统。先详细介绍了该系统的总体设计方案以及系统的主要功能，接着对各个功能模块的设计进行了详细说明以及界面显示，最后给出了各功能模块具体的仿真数据，并对仿真结果和误差进行了详细分析，验证了该系统的实用性和有效性。关键词：经济导航，燃油消耗，A星算法，4D，路径规划论文类型：应用基础研究类IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,energyproblemisbe

8、comingmoreandmoreserious,theflightfuel-efficienttrajectoryoptimizationdesignoftheairvehiclehasbeenwidelyconcerned.Concretely,incertainflightconditions,howtoselecttheoptimalflightst