论文摘要：中高空无人侦察机任务规划关键技术研究

无人机的任务规划与管理系统很大程度上决定了无人机的自主能力，机上在线的任务规划技术的研究对于提高无人机的自主能力具有重要意义。本文对长航时无人侦察机的任务规划与管理系统中的任务规划子系统的关键技术进行了研究，以实现当无人机在飞行中遇到突发事件，能够自主地在机上进行任务重规划。对于影响侦察任务的一类突发事件，任务规划子系统进行机上侦察目标重规划，重新确定侦察目标和侦察顺序。针对该问题提出一个可用于解决具有双目标优化的特殊可选择旅行商问题(S-TSP)的有效算法。针对侦察目标重规划问题的特点和要求，对解决S-TSP问题有效的一种遗传算法进行了改进，可以快速有效地实现侦察目标排序的重规划，使侦察目标价值最大和紧急程度最高。针对重规划的侦察目标，本文研究了机载实时侦察目标航迹重规划方法。建立了侦察路径最短、所受威胁最低和侦察图像质量最佳的多目标优化数学模型，并提出用通用图像质量方程(GIQE)预估侦察目标的图像质量，将GIQE中由侦察航迹决定的相关参数的函数作为图像质量描述的方法。针对求解多目标优化问题，对求解该问题的一种有效进化算法NSGAII进行了改进，改善了算法的分布性和收敛性。同时，针对多目标优化的解集，提出了一种选取当前状态下最优航迹的模糊选优决策方案。论文对无人机遇到突发紧急威胁的三维航迹重规划技术进行了研究，提出了一种改进的A*算法用于三维航迹重规划。定义了三维空间折距概念，给出了三维空间折距的数学描述，用三维折距代替启发函数中的距离因子，可以获得更多的启发信息，减少了搜索节点，提高了搜索效率。同时，结合飞机的机动约束，减少了待扩展点。仿真结果表明改进的算法提高了搜索效率，实现了实时的三维航迹重规划。建立了基于专家系统的任务规划系统，用专家系统进行任务链重规划，并根据专家经验，对任务规划系统中其他的模块提供决策支持。综合应用基于专家系统的任务规划器、侦察目标重规划、侦察航迹重规划、三维航迹重规划，完成了中高空无人侦察机的全任务数学仿真。仿真结果验证了任务规划子系统中的各模块算法的可行性。

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