唐嘉钰, 李相民, 代进进

(1. 海军航空大学, 山东 烟台 264001; 2.海军研究院, 北京 100422)

攻击型无人机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)是快速形成对敌威胁、打赢信息化条件下非对称战争的重要手段[1]。UCAV可携带小型或大威力的精确制导武器(包括反辐射导弹、红外制导导弹及制导炸弹等) ，可遂行防空压制、对地攻击等作战任务[2]。

航迹规划技术是成功实现UCAV自主攻击的关键技术之一[3]。目前无人机航迹规划方法主要有Voronoi图算法[4-6]、A*算法[7-8]、稀疏A*(sparse A*search,SAS)算法[9]、人工势场法[10-12]、灰狼算法[13-14]和随机搜索树(rapid-exploration random tree,RRT)算法[15-16]，在线航迹规划则主要通过滚动时域控制获取实时动态飞行轨迹[17-20]。目前UCAV航迹规划研究主要集中于局部威胁信息已知的静态任务场景，未考虑复杂战场环境动态变化(例如突发威胁和机动目标等)。

针对这一问题，本文提出了基于任务区域威胁建模的UCAV在线投放航迹规划方法。首先，针对UCAV对地攻击任务需求，将预先求解的机载制导炸弹可投放区中心和投放姿态作为终端约束条件，同时考虑飞行器性能和战场环境等约束，建立了UCAV武器投放航迹规划模型；基于战场环境威胁建模，结合模型预测控制的滚动优化策略，UCAV通过不断在线预测判断飞行态势实现自主避障飞行。仿真结果表明，本文所提算法能够实现UCAV在动态战场环境下在线航迹规划。

1 UCAV武器投放航迹规划数学模型

1.1 UCAV运动学及动力学模型

与旋翼飞机相比，固定翼无人作战飞机具有续航能力强、飞行速度快及可靠性较高等优点，更适合应对复杂动态多变的战场环境。……