吉林大学学报(工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (3): 963-971.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171135

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大型水陆两栖飞机海上最优搜索航路规划算法

杨毅1(),王斯财2,南英1()   

  1. 1. 南京航空航天大学 航天学院, 南京 210016
    2. 中航通飞研究院有限公司,广东 珠海519000
  • 收稿日期:2017-11-22 出版日期:2019-05-01 发布日期:2019-07-12
  • 通讯作者: 南英 E-mail:nuaa_yang@nuaa.edu.cn;nanying@nuaa.edu.cn
  • 作者简介:杨毅(1990?),男,博士研究生. 研究方向:导航制导与控制. E?mail:nuaa_yang@nuaa.edu.cn
  • 基金资助:
    江苏省2015年度普通高校研究所科研创新计划项目(KYLX15_0319);南京航空航天大学研究生创新基地(实验室);工信部民用飞机专项科研项目(MJ?2015?F?033)

Optimal algorithm of searching route for large amphibious aircraft

Yi YANG1(),Si⁃cai WANG2,Ying NAN1()   

  1. 1. College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
    2. China Aviation Industry General Aircraft Co. , Ltd. , Zhuhai 519000, China
  • Received:2017-11-22 Online:2019-05-01 Published:2019-07-12
  • Contact: Ying NAN E-mail:nuaa_yang@nuaa.edu.cn;nanying@nuaa.edu.cn

摘要:

针对大型水陆两栖飞机的飞行特性和远海搜索救援能力不足的问题,研究设计了海上最优搜索航路规划算法,使其能够在最短时间内完成规定海域的搜索。针对大型水陆两栖飞机的特性参数,结合漏搜率和复搜率的要求指标,将原搜索航路规划问题转化为格点的离散规划问题。本文最优搜索航路规划算法在动态规划的基础上引入回溯路径指标,能够满足复搜率的要求。数值仿真分析结果表明:相对于传统的搜索路径方法,采用本文算法求得的最优航路方案具有更好的性能指标。

关键词: 导航制导与控制, 导航技术, 航路规划, 改进动态规划, 远海搜索救援, 大型水陆两栖飞机

Abstract:

To enhance the search and rescue capacity, this paper represents an optimal algorithm of searching route for large amphibious aircraft to complete its search tasks within minimum time based on the flight characteristics of aircraft. The search route planning problem is transformed into a discrete programming problem considering the indexes of both missing search rate and duplicate search rate. The optimal route planning algorithm applied the route backdate indexes to satisfy the duplicate search rate. Meanwhile, the planned routes satisfy all constraints, such as the maximum overload, no?flying zone and so on. The numerical simulation results indicate that the performance indexes of the optimal routes calculated by the optimal route planning algorithm are better than the ones obtained by the traditional search route planning methods.

Key words: navigation guidance and control, navigation technology, route planning, improved dynamic programming, high?seas search and rescue, large amphibious aircraft

中图分类号: 

  • V249

图1

飞机通过格点的搜索区域"

图2

网格连通域示意图"

图3

禁飞区示意图"

图4

飞机搜索区域示意图"

图5

无禁飞区情况下转弯轨迹复搜和漏搜示意图"

图6

有禁飞区情况下复搜面积示意图"

图7

航路规划算法网格删选示意图"

图8

传统动态规划和改进动态规划轨迹对比"

图9

海上搜索最优规划航路"

图10

海上搜索规划航路"

表1

不同航路规划方法结果参数"

参数 方形航路 梯形航路 最优航路
飞行时间/s 30871.5 31324.5 30264.6
航路总长/106 m 3.5491 3.7015 3.475
漏搜率/% 0.36 0.38 0.42
复搜率/% 6.73 5.48 5.54
综合性能指标 1.8599 1.9246 1.8139

图11

最优航路跟踪轨迹"

图12

跟踪制导指令加速度图"

图13

控制舵偏角随时间变化图"

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