基于航迹片段树的大规模快速协同航迹规划

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随着现代防空体系的日益完善,通过单架无人飞行器完成指定战术任务变得愈发困难,更多的时候需要多架无人飞行器对战术目标进行协同作战,以增大目标的击毁概率。如何快速有效地为多架无人飞行器规划出满足自身机动约束、战术约束、协同约束的最优协同航迹组,是解决协同航迹规划问题的关键。为解决该问题,提出了基于航迹片段树的静态及动态协同航迹规划方法,在保证协同航迹质量的前提下,大幅提高了协同航迹规划的效率。  基于航迹片段树的协同航迹规划方法通过分层策略来处理静态与动态协同航迹规划问题。将协同航迹规划过程划分为航迹规划层与航迹协同层,在航迹规划层利用航迹片段树为协同规划问题各子任务快速规划出多条可行航迹,或为待调整航迹快速重规划出多条符合新环境与新任务要求的可行航迹,在协同规划层通过航迹长度协同、到达时间协同、碰撞检测与调整三步来实现各子任务规划结果航迹的协同。在航迹协同过程中,定义协同适应值来快速寻找满足协同要求的协同航迹组,并在碰撞调整过程中通过协同适应值来引导航迹形态调整策略,尽可能降低了碰撞调整过程对协同航迹组协同效果的影响。  基于航迹片段树的协同航迹规划方法通过分解策略将一个复杂的高维优化问题分解为一系列计算量相对较小的低维问题,提升了系统的效率。同时,通过定义协同适应值也使得航迹协同过程快速而有效。仿真实验结果表明,该方法在实时性和协同性方面均能达到较好的效果,满足实际协同航迹规划要求。
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