论文摘要：基于行为协同的无人机实时航路规划

无人机未来将取代有人驾驶飞行器，成为未来空战、海战的主力，在侦察、空中格斗和电子对抗等领域大显身手，无人机执行任务过程中提高生存概率和完成任务质量的关键是航路规划，这是一个综合性、难度较大的研究课题。由于环境态势的不断变化使得全局规划得到的航路并非安全可靠，因此实时航路规划算法的研究受到越来越多的重视。然而到目前为止实时航路规划算法仍不完善，本文在对现有航路规划算法进行研究和分析的基础上，运用行为协同的思想来研究无人机实时航路规划问题，旨在通过行为协同来提高无人机实时航路规划的效果和性能。本文的主要研究内容包括以下部分。首先，在威胁环境概率建模的基础上提出了二维空间中基于行为协同的实时航路规划算法（BC），该算法将无人机实时航路规划行为划分为全局规划行为和局部规划行为：全局规划行为使用全局航向改变角算法来协助无人机实现全局目标收敛以及沿威胁域边界飞行；而基于模糊控制器的局部规划行为则引导无人机规避威胁区域，然后给出无人机的综合航向改变角指令。其次，在基于行为协同航路规划法的基础上提出了行为协同和虚拟目标相结合的方法（BCV），在全局规划行为中利用局部虚拟目标和全局任务目标的动态切换来达到航路最优的目的，另外本部分还证明了算法的全局收敛并分析了航路最优的特点。最后，在上述工作基础上将行为协同的思想扩展到三维空间的实时航路规划（TBC）中，该方法将无人机实时航路规划划分为两层规划：第一层为水平面内的航向改变角规划行为和垂直面内航迹倾角规划行为；第二层将航向改变角规划行为分成局部航向改变角规划行为和全局航向改变角规划行为，并将航迹倾角规划行为分为局部航迹倾角规划行为和全局航迹倾角规划行为。同时该算法中使用了高度模糊控制器来控制飞行高度。除此之外，本文对三种实时航路规划算法进行了仿真验证，不同场景下的实时航路规划结果表明了本文所提出的基于行为协同的实时航路规划算法具备全局收敛性、路径平滑性、航路最优等特点。

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