文档介绍：基于规则控制的快速高度跟踪算法
引言
面对日益强大、完善的防空体系,对地攻击高度由原来的高空、中空降低到低空、超低空,而且低空突防已成为最有效的手段。由于低空飞行受到地形的作用,飞行轨迹较其它高度更为复杂。如何制定合理的飞行路线方案便成为对地攻击任务成败的关键。
目前国内外关于对地攻击路线规划的研究方法大致可以归纳为两大类[1,2]——传统规划方法与智能规划方法。传统方法包括最速下降法[3]、动态规划法[4,5,6]、最优控制法[7,8],等;智能规划方法有启发式搜索法[9,10,11]、神经网络法[12]、模拟退火法[13]、人工智能法[14]等。传统方法一般对函数的连续、可异性要求较严,而且存在计算量巨大、占用资源庞大、规划结果有局部最优可能等不足。智能规划方法可以通过规则或知识的导向作用大大减少计算量,这是未来的发展方向。
高度跟踪作为路线规划的重要组成部分,得到了广泛的研究。文献[6]在仅考虑简单的尖峰形山峰、山峰剖面最大宽度为2km情况下,当跟踪飞行高度为50m时,计算时间达到3分20秒,存储容量达到550000整型点。文献[3,7,8]的规划结果中会出现计算速度很慢、峰顶处轨迹跟踪偏差很大等缺点。而目前的智能规划方法随较传统方法在计算速度上有所提高,但仍不能满足实时性的要求。针对这种情况,本文提出了模糊推理与规则控制相结合的快速高度跟踪算法,能够实现实时计算,而且可以对最大俯仰角、最大可用过载、希望跟踪程度等跟踪参数进行随意设定,通过仿真计算证明该算法有良好的跟踪效果,更符合直观判断。
1 算法的思想
目前,传统与智能的路线规划方法,都因计算量巨大而无法进行实时解算,通过对这些方法的分析可以发现计算量集中在以下两个方面:
。飞机或导弹是有一定的机动能力限制的,而在现有算法中,后续地形如何是无从知晓的,这样为满足后续地形的高度跟踪有可能要对已完成的部分进行调整,因此会存在大量的反馈计算。
。在实际地形跟踪飞行中,飞行轨迹不会跟踪那些起伏很小的地形,而在传统的跟踪算法中很难屏蔽这些小的起伏,因此造成许多不必要的计算,而且规划的结果与实际情况也不相符。
在实际的地形跟踪飞行中,飞行员通过一系列简单的俯冲、拉起动作实现对地形的跟踪。那么将飞行员在不同地形下采取的措施加以抽象,便可形成较为完整的地形跟踪飞行规则。这样根据地形情况与飞行规则就能够实现快速的高度跟踪。
基于以上的分析,作者提出了一种快速高度跟踪算法,算法由以下两大部分构成:地形预处理;机动规则制定。
2 地形预处理
地形预处理是将实际地形线性化,用直线段表示,在以后的叙述中预处理后的地形称为预处理地形。地形的预处理过程并不是简单地用直线段表示实际地形,其中还包括预处理地形的调整过程,否则不能达到消除反馈计算的目的。
首先结合图1给出几个基本概念。
①前进方向。由于高度跟踪是沿L增大方向进行的,因此定义L增大方向为前进方向。预处理地形中的所有直线是指向前进方向的有向矢量;
②凹连接与凸连接。连接是指相邻直线段间的结合部的形式,如图1所示,定义P
1P2与P2P3间的连接为凸连接,定义P2P3与P3P4间的连接为凹连接。
图1 连接关系与俯仰角定义
③直线的俯仰角。这里直线是指预处理地形中的直线段,俯仰角