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)劃技術研究應用現(xiàn)狀 2 1.2.1 背景與需求 2 1.2.2 研究與應用現(xiàn)狀 2 1.3 智能規(guī)劃器硬件研究應用現(xiàn)狀 6 1.3.1 背景與需求 6 1.3.2 研究與應用現(xiàn)狀 7 1.4 大規(guī)模集群驗證技術研究應用現(xiàn)狀 8 1.4.1 背景與需求 8 1.4.2 研究與應用現(xiàn)狀 9 1.5 本書內容和安排 11 參考文獻 13 第2章 飛行器集群協(xié)同航跡規(guī)劃的數(shù)學模型 18 2.1 引言 18 2.2 典型任務場景描述 18 2.2.1 協(xié)同偵察任務 18 2.2.2 協(xié)同打擊任務 19 2.2.3 協(xié)同突防任務 20 2.3 航跡規(guī)劃通用數(shù)學模型 20 2.4 面向工程應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 典型任務場景的目標函數(shù)和任務約束 29 2.5 本章小結 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 54 3.4.2 給定策略沉降 55 3.4.3 高程坐標補償 57 3.4.4 航跡點平滑 58 3.4.5 航跡點優(yōu)化檢測 59 3.5 本章小結 61 第4章 面向打擊任務的協(xié)同航跡規(guī)劃方法 62 4.1 引言 62 4.2 打擊任務協(xié)同航跡規(guī)劃模型 62 4.2.1 問題描述 62 4.2.2 相關概念及定義 63 4.2.3 飛行器模型 65 4.2.4 目標模型 66 4.2.5 打擊任務模型 68 4.2.6 環(huán)境模型 70 4.3 打擊任務模塊航跡規(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優(yōu)化方法 79 4.3.5 仿真與分析 81 4.4 本章小結 81 第5章 面向偵察任務的協(xié)同航跡規(guī)劃方法 83 5.1 引言 83 5.2 協(xié)同偵察任務航跡規(guī)劃模型 83 5.2.1 問題描述 83 5.2.2 相關概念及定義 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 偵察任務模型 88 5.3 協(xié)同偵察任務航跡規(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 轉彎半徑太大情況下的轉移路徑優(yōu)化 93 5.3.4 飛行器任務能力的區(qū)域偵察飛行器數(shù)目優(yōu)化 96 5.3.5 基于Dijkstra算法的轉移航跡點優(yōu)化 98 5.3.6 飛行器集群多次偵察任務算法流程 100 5.3.7 仿真與分析 100 5.4 本章小結 101 第6章 其他典型任務的協(xié)同航跡規(guī)劃方法 102 6.1 引言 102 6.2 其他典型任務場景概念描述 102 6.2.1 典型任務應用場景概述 102 6.2.2 相關概念及定義 104 6.3 協(xié)同突防任務模型及航跡規(guī)劃方法 106 6.3.1 協(xié)同突防任務建模 106 6.3.2 突防任務航跡規(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)同中繼盤旋任務模型及航跡規(guī)劃方法 114 6.4.1 協(xié)同中繼盤旋任務建模 114 6.4.2 中繼盤旋任務航跡規(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)同必經任務模型及航跡規(guī)劃方法 121 6.5.1 協(xié)同必經任務建模 122 6.5.2 必經任務航跡規(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)同評估任務模型及航跡規(guī)劃方法 125 6.6.1 協(xié)同評估任務建模 125 6.6.2 評估任務航跡規(guī)劃方法 126 6.6.3 算法流程 126 6.6.4 仿真與分析 127 6.7 任務驅動的航跡規(guī)劃流程 127 6.7.1 任務驅動的航跡規(guī)劃結構 127 6.7.2 仿真與分析 129 6.8 本章小結 129 第7章 協(xié)同航跡規(guī)劃方法的硬件實現(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)劃器硬件實現(xiàn)方案 133 7.3.1 規(guī)劃器內部硬件模塊構成 133 7.3.2 集群組網通信 134 7.3.3 任務調度方案 136 7.3.4 基于單核DSP處理器的方案設計 138 7.3.5 基于多核DSP的硬件方案設計 140 7.4 應用案例 145 7.4.1 基于DSP的智能規(guī)劃器實物設計 145 7.4.2 智能規(guī)劃器飛行實驗驗證 147 7.5 本章小結 150 第8章 大規(guī)模集群協(xié)同航跡規(guī)劃虛實結合半實物仿真技術 151 8.1 引言 151 8.2 虛實結合半實物仿真技術系統(tǒng)結構 151 8.2.1 虛實結合的半實物仿真系統(tǒng)組成部分 151 8.2.2 集群決策規(guī)劃平臺 153 8.2.3 半實物機載裝置 156 8.2.4 虛擬半實物仿真子系統(tǒng) 159 8.2.5 多機地面監(jiān)測與推演平臺 168 8.3 半實物仿真實驗過程 170 8.4 應用案例 173 8.4.1 運行 173 8.4.2 場景簡述 173 8.5 本章小結 173