基于A*算法的导弹航迹规划算法研究

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航迹规划是在一定时间内,综合考虑飞行器飞行环境、自身约束、任务需求及可飞区域,为飞行器规划出满意航迹,以确保顺利完成飞行、实现打击任务的过程。航迹规划过程涉及变量多、寻优难、计算时间长,要想完美地达成目标,需要建立准确的航迹规划问题模型,再通过好的算法程序把任务目标进行数字化实现。本文以巡航导弹航迹规划算法为研究对象,针对航迹规划问题建模方法、单航迹规划算法和多航迹规划算法进行研究,为导弹航迹规划提供新的思路和解决途径。根据论文背景,确定航迹规划空间构建方式和威胁区描述策略,针对巡航导弹飞行特性,推导出过载与最小曲率半径的关系,建立节点扩展计算模型,阐述路径评价函数的功能作用,从可实现性、评价效果等方面分析现有路径评价函数优劣,结合应用背景,建立路径评价函数模型,建立基于A*算法和SAS算法的航迹规划方法的原理及流程,为后续研究提供理论基础。在单航迹规划算法研究中,针对节点归算导致的路径真实性损失问题,提出最小代价矩阵的方法,并开展仿真分析,结果表明该方法能有效确保航迹最优性和真实性。提出一种启发函数建模方法,通过将威胁区中间点作为预估路径航迹点,利用二次A*算法对待扩展节点进行预估路径规划,减少无效节点扩展,“预知”威胁,提高规划效率。仿真结果表明,改进方法能够有效提升航迹规划效率。在多航迹规划算法研究中,针对基于进化方法的多航迹规划算法(EMRP算法)对初始航迹点链长度必须一致的约束,分析等分航迹方法优劣,提出一种通过插入节点来确保航迹点链等长的方法。针对初始航迹生成问题,提出基于航迹次级起始点和次级目标点的快速生成方法,简述通视性列表的建立规则,通过仿真验证了初始航迹生成的可行性与合理性,最终实现初始航迹的确定。基于已确定的初始航迹,采用EMRP算法进行仿真分析,最终实现多航迹规划,验证了改进方法的有效性。
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