基于A-算法的无人机攻击编队航迹规划

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1、文章编号：2095-1248（2016）04-0061-05*基于Ａ算法的无人机攻击编队航迹规划1ａ1ｂ2曹栋，王瑞，曹越（1.海军航空兵学院ａ.司令部；ｂ.飞行理论系，辽宁葫芦岛125001；2.中航工业无线电电子研究所军机系统部，上海200233）摘要：提出了一种改进的Ａ*算法，对无人机编队飞行的航迹进行规划。根据无人机在编队飞行时对油耗、航迹长短、编队队形及目标威胁等约束条件来设计合适的评估函数。采取对规划点前后段航迹评估进行加权的方法对Ａ*算法进行改进，从而在优化航迹与减少计算时间之间找到平衡点。改进在Ｏｐｅｎ表中插入与删除节点的方式，提高计算效率。仿真结果表明，设计的Ａ*算法可以

2、快速、有效地为无人机编队飞行规划出合理的航迹。关键词：无人机；航迹规划；编队飞行；Ａ*算法中图分类号：Ｖ249.4文献标志码：Ａdoi：10．3969／ｊ．ｉｓｓｎ．2095-1248．2016．04．011TrajectoryplanningforflightformationofUnmannedAerial*VehiclebasedonAalgorithm112ＣＡＯＤｏｎｇ，ＷＡＮＧＲｕｉ，ＣＡＯＹｕｅ（1．ａ．Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ；ｂ．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＦｌｉｇｈｔＴｈｏｅｒｙ，ＮａｖａｌＡｉｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｌｕｄａｏ125001，Ｃｈｉｎａ；2．ＳｙｓｔｅｍＤ

3、ｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆａｔｔｌｅＡｉｒｃｒａｆｔ，ＣｈｉｎａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＲａｄｉｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＳｈａｎｇｈａｉ200233，Ｃｈｉｎａ）*Abstract：ＡｎｉｍｐｒｏｖｅｄＡａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｐｌａｎｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｆｏｒＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅｆｏｒ-ｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｔｈｅｃｏｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｆｕｅｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｌｅｎｇｔｈｏｆｔｒａｊｅｃｔｏ-ｒｙ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｈａｐｅａｎｄｄ

4、ａｎｇｅｒｓｏｆｔａｒｇｅｔｓｗｈｉｌｅｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｓｗｅｒｅｆｌｙｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎｔｈｅ*Ａａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｕｓｅｄｂｙａｄｄｉｎｇ-ｗｅｉｇｈｔｔｏｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｂｅｆｏｒｅｏｒａｆｔｅｒｔｈｅｋｎｏｔｂｅｉｎｇｅｘ-ｐａｎｄｅｄ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｂａｌａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｉｍｅｗａｓｆｏｕｎｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈ

5、ｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｌｅｔｉｎｇａｎｄａｄｄｉｎｇｋｎｏｔｉｎｔｈｅｏｐｅｎ*ｌｉｓｔ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＡａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｐｌａｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓｆｏｒｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｓｆｌｙｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．*Keywords：ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ；ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇ；ｆｌｉｇｈｔｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ａａｌｇｏｒｉｔｈｍ无人机（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ，ＵＡＶ）能执行作战任务将成为未来战

6、争的一种重要模［7-8］够自主进行航迹的选择与设定，是实现全自主、全式，ＵＡＶ编队飞行的航迹生成是多ＵＡＶ协［9］任务飞行能力的必要前提条件，所以ＵＡＶ航迹同作战的关键技术。［1-6］［10］规划成为当前无人机研究的一个热点。与单ＵＡＶ编队的航迹规划包括2个方面：一架ＵＡＶ相比，多ＵＡＶ协同作战具有任务能力方面，编队整体的航迹规划包括规避已知和未知强、灵活性高、容错性好等优点，因此ＵＡＶ编队的危险、临时任务的调整等问题；另一方面，是编收稿日期：2016-02-16作者简介：曹栋（1962-），男，江苏南通人，教授，主要研究方向：航空电气与控制，Ｅ-ｍａｉｌ：ｈｆｃｄ39325@ｓｉｎａ．ｃ

7、ｏｍ。62沈阳航空航天大学学报第33卷队内部各ＵＡＶ间的约束，包括各机通信、队形控处的平面坐标。假定采用三机编队并考虑到队形的制、各机航迹最优化等问题。对于第一个问题，可紧凑，在某段航迹ｌ处可以选取以下的评估函数。ｉｊ以借助单架ＵＡＶ的航迹设计与优化方法，采用*Ａ算法、Ｖｏｒｏｎｏｉ图法、概率地图法、遗传算法［1-6，11］等，在设计编队航迹的同时，引入编队飞机之间的约束条件，从而实现对编队航迹的规［12］划。目前，通过