具有端点方向约束的快速航迹规划方法研究

摘要

随着航迹规划技术在军事及航空、航天领域得到广泛的应用,越来越多的研究者开始围绕这一领域展开研究,并提出了多种航迹规划算法,以满足不同飞行约束条件下航迹规划问题的需求。传统的航迹规划算法较少考虑端点方向约束的问题,规划过程中,一旦到达目标点,则认为规划结束。而在实际应用中,为躲避某些威胁因素、提高突防概率,通常要求飞行器能够从目标的特定方向到达。本文就这一问题展开研究。
　　首先对国内外航迹规划领域的研究现状进行了介绍,简要描述了三种具有代表性的航迹规划算法。同时,对A*算法的基本原理和流程进行了分析,讨论了算法规划结果的最优性与启发函数之间的关系,并就算法的两个关键要素Open表和Close表的作用和用法进行了研究。在此基础上,指出了将A*算法应用于具有端点方向约束的航迹规划问题的局限性。分析了该局限性产生的具体原因,并通过实验进行了验证。
　　针对A*算法在进行具有端点方向约束的航迹规划时,由于缺乏方向引导而导致效率低下的问题,提出了动态引导A*算法。在原有A*算法的基础上引入了动态变化的引导点,给出了引导点的设置策略,设计了新的代价函数,说明了引导点的切换方法。在航迹规划过程中,在引导点的作用下,该方法能够快速地规划出从特定方向出发,沿指定方向进入的飞行航迹。实验表明,该方法在保证产生满意航迹的同时,还具有较高的规划效率。
　　将动态引导A*算法应用于航迹网络规划中。使用该算法在具有方向约束的节点之间规划航迹片段生成航迹网络。在进行基于必过区域约束的航迹规划时,可将必过区域转化为引导信息,并用动态引导A*算法规划出结果。

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1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文内容安排

2 航迹规划问题概述及常用算法介绍

2.1 航迹规划问题概述

2.2 航迹规划常用算法

2.3 本章小结

3 A*算法及其在航迹规划中的应用分析

3.1 A*算法原理

3.2 A*算法的局限性分析

3.3 实验结果与分析

3.4 本章小结

4 具有端点方向约束的快速航迹规划方法

4.1 动态引导A*规划

4.2 引导点的设立

4.3 代价函数的设定

4.4 引导点的切换策略

4.5 实验结果与分析

4.6 本章小结

5 动态引导A*规划在航迹网络中的应用

5.1 航迹网络简介

5.2 基于动态引导A*的航迹网络生成

5.3 基于航迹网络的实时航迹规划

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录