第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 飛行器集群協(xié)同航跡規(guī)劃技術(shù)研究應(yīng)用現(xiàn)狀 2 1.2.1 背景與需求 2 1.2.2 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 2 1.3 智能規(guī)劃器硬件研究應(yīng)用現(xiàn)狀 6 1.3.1 背景與需求 6 1.3.2 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 7 1.4 大規(guī)模集群驗證技術(shù)研究應(yīng)用現(xiàn)狀 8 1.4.1 背景與需求 8 1.4.2 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 9 1.5 本書內(nèi)容和安排 11 參考文獻(xiàn) 13 第2章 飛行器集群協(xié)同航跡規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型 18 2.1 引言 18 2.2 典型任務(wù)場景描述 18 2.2.1 協(xié)同偵察任務(wù) 18 2.2.2 協(xié)同打擊任務(wù) 19 2.2.3 協(xié)同突防任務(wù) 20 2.3 航跡規(guī)劃通用數(shù)學(xué)模型 20 2.4 面向工程應(yīng)用的典型場景航跡規(guī)劃模型 21 2.4.1 航跡表示 21 2.4.2 規(guī)劃空間 22 2.4.3 約束條件 23 2.4.4 規(guī)劃算法 29 2.4.5 典型任務(wù)場景的目標(biāo)函數(shù)和任務(wù)約束 29 2.5 本章小結(jié) 35 第3章 協(xié)同航跡規(guī)劃的工程化方法 36 3.1 引言 36 3.2 相關(guān)概念及定義 36 3.3 二維航跡規(guī)劃方法 39 3.3.1 Dubins算法 40 3.3.2 二維A*算法 51 3.3.3 二維RRT算法 53 3.4 航跡高度規(guī)劃方法 54 3.4.1 插值備選航跡點(diǎn) 54 3.4.2 給定策略沉降 55 3.4.3 高程坐標(biāo)補(bǔ)償 57 3.4.4 航跡點(diǎn)平滑 58 3.4.5 航跡點(diǎn)優(yōu)化檢測 59 3.5 本章小結(jié) 61 第4章 面向打擊任務(wù)的協(xié)同航跡規(guī)劃方法 62 4.1 引言 62 4.2 打擊任務(wù)協(xié)同航跡規(guī)劃模型 62 4.2.1 問題描述 62 4.2.2 相關(guān)概念及定義 63 4.2.3 飛行器模型 65 4.2.4 目標(biāo)模型 66 4.2.5 打擊任務(wù)模型 68 4.2.6 環(huán)境模型 70 4.3 打擊任務(wù)模塊航跡規(guī)劃方法 70 4.3.1 協(xié)同打擊的五段式方法 70 4.3.2 基于Dubins算法的快速打擊方法 74 4.3.3 打擊航跡規(guī)劃時空協(xié)同方法 74 4.3.4 飛行器集群打擊任務(wù)優(yōu)化方法 79 4.3.5 仿真與分析 81 4.4 本章小結(jié) 81 第5章 面向偵察任務(wù)的協(xié)同航跡規(guī)劃方法 83 5.1 引言 83 5.2 協(xié)同偵察任務(wù)航跡規(guī)劃模型 83 5.2.1 問題描述 83 5.2.2 相關(guān)概念及定義 84 5.2.3 偵察區(qū)域模型 85 5.2.4 偵察視場模型 87 5.2.5 偵察任務(wù)模型 88 5.3 協(xié)同偵察任務(wù)航跡規(guī)劃工程化方法 90 5.3.1 基于區(qū)域角度優(yōu)化方法 91 5.3.2 基于掃描線法的偵察航跡生成方法 92 5.3.3 轉(zhuǎn)彎半徑太大情況下的轉(zhuǎn)移路徑優(yōu)化 93 5.3.4 飛行器任務(wù)能力的區(qū)域偵察飛行器數(shù)目優(yōu)化 96 5.3.5 基于Dijkstra算法的轉(zhuǎn)移航跡點(diǎn)優(yōu)化 98 5.3.6 飛行器集群多次偵察任務(wù)算法流程 100 5.3.7 仿真與分析 100 5.4 本章小結(jié) 101 第6章 其他典型任務(wù)的協(xié)同航跡規(guī)劃方法 102 6.1 引言 102 6.2 其他典型任務(wù)場景概念描述 102 6.2.1 典型任務(wù)應(yīng)用場景概述 102 6.2.2 相關(guān)概念及定義 104 6.3 協(xié)同突防任務(wù)模型及航跡規(guī)劃方法 106 6.3.1 協(xié)同突防任務(wù)建模 106 6.3.2 突防任務(wù)航跡規(guī)劃方法 108 6.3.3 算法流程 112 6.3.4 仿真與分析 114 6.4 協(xié)同中繼盤旋任務(wù)模型及航跡規(guī)劃方法 114 6.4.1 協(xié)同中繼盤旋任務(wù)建模 114 6.4.2 中繼盤旋任務(wù)航跡規(guī)劃方法 118 6.4.3 算法流程 120 6.4.4 仿真與分析 121 6.5 協(xié)同必經(jīng)任務(wù)模型及航跡規(guī)劃方法 121 6.5.1 協(xié)同必經(jīng)任務(wù)建模 122 6.5.2 必經(jīng)任務(wù)航跡規(guī)劃方法 123 6.5.3 算法流程 124 6.5.4 仿真與分析 124 6.6 協(xié)同評估任務(wù)模型及航跡規(guī)劃方法 125 6.6.1 協(xié)同評估任務(wù)建模 125 6.6.2 評估任務(wù)航跡規(guī)劃方法 126 6.6.3 算法流程 126 6.6.4 仿真與分析 127 6.7 任務(wù)驅(qū)動的航跡規(guī)劃流程 127 6.7.1 任務(wù)驅(qū)動的航跡規(guī)劃結(jié)構(gòu) 127 6.7.2 仿真與分析 129 6.8 本章小結(jié) 129 第7章 協(xié)同航跡規(guī)劃方法的硬件實(shí)現(xiàn)-智能規(guī)劃器 130 7.1 引言 130 7.2 系統(tǒng)分析與功能需求 130 7.2.1 規(guī)劃系統(tǒng)概述 130 7.2.2 硬件功能需求 132 7.3 智能規(guī)劃器硬件實(shí)現(xiàn)方案 133 7.3.1 規(guī)劃器內(nèi)部硬件模塊構(gòu)成 133 7.3.2 集群組網(wǎng)通信 134 7.3.3 任務(wù)調(diào)度方案 136 7.3.4 基于單核DSP處理器的方案設(shè)計 138 7.3.5 基于多核DSP的硬件方案設(shè)計 140 7.4 應(yīng)用案例 145 7.4.1 基于DSP的智能規(guī)劃器實(shí)物設(shè)計 145 7.4.2 智能規(guī)劃器飛行實(shí)驗驗證 147 7.5 本章小結(jié) 150 第8章 大規(guī)模集群協(xié)同航跡規(guī)劃虛實(shí)結(jié)合半實(shí)物仿真技術(shù) 151 8.1 引言 151 8.2 虛實(shí)結(jié)合半實(shí)物仿真技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 151 8.2.1 虛實(shí)結(jié)合的半實(shí)物仿真系統(tǒng)組成部分 151 8.2.2 集群決策規(guī)劃平臺 153 8.2.3 半實(shí)物機(jī)載裝置 156 8.2.4 虛擬半實(shí)物仿真子系統(tǒng) 159 8.2.5 多機(jī)地面監(jiān)測與推演平臺 168 8.3 半實(shí)物仿真實(shí)驗過程 170 8.4 應(yīng)用案例 173 8.4.1 運(yùn)行 173 8.4.2 場景簡述 173 8.5 本章小結(jié) 173