【裝備理論與裝備技術(shù)】

陸軍合成分隊(duì)中偵察無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)仿真研究

張偉a，何天鵬b

(裝甲兵工程學(xué)院a.科研部;b.軍政部，北京100072)

摘要：對(duì)陸軍合成分隊(duì)作戰(zhàn)仿真中偵察無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)仿真問(wèn)題展開(kāi)了研究，對(duì)該仿真過(guò)程中存在的基本問(wèn)題進(jìn)行了邏輯分析與算法設(shè)計(jì)。分析了偵察無(wú)人機(jī)在陸軍合成分隊(duì)作戰(zhàn)中的主要任務(wù)，以及機(jī)動(dòng)模型與其他模型間的交互關(guān)系，對(duì)其飛行過(guò)程進(jìn)行了離散化模擬，重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)彎算法、繞行算法以及掃描偵察飛行算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)算法設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，模擬結(jié)果符合實(shí)際情況和仿真要求，為陸軍合成分隊(duì)中其他飛行器的機(jī)動(dòng)仿真研究提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；機(jī)動(dòng)模型；裝備仿真

收稿日期：2015-04-20

作者簡(jiǎn)介：張偉(1971—)，男，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事裝備作戰(zhàn)仿真研究；何天鵬(1983—)，男，碩士研究生，講師，主要從事裝備作戰(zhàn)仿真研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.09.002

中圖分類號(hào)：TP391.9；TJ8

文章編號(hào)：1006-0707(2015)09-0005-06

收稿日期：2015-04-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目(2009AA04Z167)；遼寧省自然科學(xué)基金 (201102182)

本文引用格式：張偉，何天鵬.陸軍合成分隊(duì)中偵察無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)仿真研究[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2015(9):5-9.

Citationformat:ZHANGWei,HETian-peng.StudyofManeuverSimulationofReconnaissanceUAVofComposedCombatUnitofArmy[J].JournalofSichuanOrdnance,2015(9):5-9.

StudyofManeuverSimulationofReconnaissanceUAVof

ComposedCombatUnitofArmy

ZHANGWeia, HE Tian-pengb

(a.ScientificResearchDepartment;b.MilitaryandPoliticalDepartment,

AcademyofArmoredForceEngineering,Beijing100072,China)

Abstract:The intention of this paper is to make a study on the maneuver simulation of reconnaissance UAV in the combat simulation of composed combat unit of army, make logical analysis and algorithm design on the essential issue of the process of the maneuver simulation. This study analyzed the task of the reconnaissance UAV of composed combat unit of army in operations, and the interaction between maneuver model and other models, and made discrete simulation of the process of the fight. This study put an emphasis on the design of turning algorithm, detour algorithm and reconnoiter maneuver algorithm, and made an experimental verification on them at last. According to the result of the verification, the result of simulation is accordant with the practical situation and is satisfactory of the maneuver simulation. It also provides a reference for the maneuver simulation research of other aircraft of the composed combat unit of army.

Keywords:UAV;maneuvermodel;weaponrysimulation

信息化條件下武器裝備需求論證、武器裝備作戰(zhàn)運(yùn)用方法研究、武器裝備作戰(zhàn)運(yùn)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究與分隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)訓(xùn)練方法研究，需要在方法上和技術(shù)上進(jìn)行新的探索和突破。建立適應(yīng)性、可擴(kuò)展性、真實(shí)性和實(shí)用性強(qiáng)的裝備作戰(zhàn)仿真模型，進(jìn)行分隊(duì)級(jí)作戰(zhàn)仿真，是解決上述問(wèn)題的有效手段。陸軍合成分隊(duì)是未來(lái)信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)地面作戰(zhàn)力量的發(fā)展趨勢(shì)，其主要裝備類型除主戰(zhàn)裝備外，還包括指揮通信裝備、偵察情報(bào)裝備及各類保障裝備。立體偵察裝備的應(yīng)用，是未來(lái)信息化條件下作戰(zhàn)偵察的重要手段和方式。偵察型無(wú)人機(jī)因部署靈活，偵察周期較短成為未來(lái)合成分隊(duì)中的重要偵察力量。

1陸軍合成分隊(duì)作戰(zhàn)仿真中的偵察無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

信息化條件下的作戰(zhàn)行動(dòng)，戰(zhàn)斗各方對(duì)信息的依賴程度極大增強(qiáng)。在作戰(zhàn)行動(dòng)中，雙方指揮員對(duì)對(duì)方高價(jià)值單元(HVU)的攻擊，及對(duì)自身高價(jià)值單元的保護(hù)，需要精確的情報(bào)信息作為輔助和支撐[1,2]。所以，包括信息在內(nèi)的多維空間主動(dòng)權(quán)的爭(zhēng)奪成為作戰(zhàn)各方關(guān)注的焦點(diǎn)。分隊(duì)級(jí)陸軍作戰(zhàn)力量，是未來(lái)陸軍的基本組成細(xì)胞，具有較為獨(dú)立的作戰(zhàn)能力、信息獲取及分發(fā)處理能力和自我保障能力，能在關(guān)鍵的作戰(zhàn)行動(dòng)中發(fā)揮突出作用。因無(wú)人機(jī)系統(tǒng)減少了人在危險(xiǎn)環(huán)境中暴露的時(shí)間，卻發(fā)揮了巨大的感知戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境與資源、輔助軍事決策的作用，甚至直接參與作戰(zhàn)行動(dòng)，各國(guó)軍隊(duì)已將其作為陸軍合成分隊(duì)作戰(zhàn)力量的重要組成部分和提高作戰(zhàn)能力的法寶。

本研究中所討論的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，包括編制于陸軍合成分隊(duì)的無(wú)人機(jī)飛行器(UAV)、操作員、飛行和導(dǎo)航系統(tǒng)、地面信息處理系統(tǒng)等，實(shí)際上指的是能夠自主完成戰(zhàn)術(shù)偵察任務(wù)的作戰(zhàn)實(shí)體。按照其工作原理和主要作戰(zhàn)功能，將其分解為4個(gè)仿真模型，即無(wú)人機(jī)指揮模型、無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型、無(wú)人機(jī)偵察模型和飛行器損傷模型。圖1顯示了偵察無(wú)人機(jī)的模型組成及其內(nèi)外部交互關(guān)系。

圖1　偵察無(wú)人機(jī)的模型組成及交互關(guān)系

無(wú)人機(jī)指揮模型應(yīng)能夠規(guī)劃飛行器飛行路線，能夠規(guī)劃規(guī)避無(wú)法通行區(qū)域或高危飛行區(qū)域的繞行路線，并能夠在初始化函數(shù)中向無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型進(jìn)行參數(shù)裝定[1,2]；能夠向無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型發(fā)出更新后的程控飛行路徑任務(wù)序列，或模擬無(wú)人機(jī)操作員輸出實(shí)時(shí)的手控指令。無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型應(yīng)能夠按照指揮模型規(guī)劃的程控路徑和飛行時(shí)間，自動(dòng)采用巡航速度作為理想速度進(jìn)行起飛、飛行、返回、回收(降落)等動(dòng)作[3-6]；能夠自動(dòng)規(guī)劃偵察區(qū)域上空偵察掃描路線，能夠優(yōu)先執(zhí)行無(wú)人機(jī)指揮模型實(shí)時(shí)發(fā)出的手控指令或更新之后的程控路徑任務(wù)；能夠體現(xiàn)無(wú)人機(jī)性能，實(shí)時(shí)輸出六自由度姿態(tài)參數(shù)(x,y,z,α,β,γ)即三維坐標(biāo)、方向角、側(cè)傾角、俯仰角，輸出相對(duì)地面的高程值；能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算續(xù)航時(shí)間和續(xù)航里程數(shù)，剩余量達(dá)到預(yù)警值時(shí)向指揮組件報(bào)告。無(wú)人機(jī)偵察模型應(yīng)能根據(jù)無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型給出的實(shí)時(shí)姿態(tài)參數(shù)和相對(duì)高程[7,8]，指揮模型給出的任務(wù)區(qū)域坐標(biāo)，模擬無(wú)人機(jī)偵察行為，并輸出實(shí)時(shí)視點(diǎn)姿態(tài)參數(shù)；根據(jù)無(wú)人機(jī)性能模擬偵察結(jié)果上報(bào)與處理過(guò)程和效果。飛行器損傷模型能夠向其他模型發(fā)送飛行器損傷事件。圖2顯示了偵察無(wú)人機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)偵察IDEF0模型的A0圖。

圖2　偵察無(wú)人機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)偵察 IDEF0模型 A0圖

2偵察無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)任務(wù)參數(shù)

偵察無(wú)人機(jī)指揮模型根據(jù)上級(jí)命令、戰(zhàn)場(chǎng)威脅，結(jié)合無(wú)人機(jī)飛行性能指標(biāo)規(guī)劃出起飛位置至降落位置間最優(yōu)的飛行路線，將其描述為一組導(dǎo)航序列點(diǎn)傳遞給無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型。同時(shí)，應(yīng)向機(jī)動(dòng)模型和偵察模型傳遞偵察區(qū)域頂點(diǎn)坐標(biāo)，并考慮進(jìn)入偵察區(qū)域的高度和飛行方向。

無(wú)人機(jī)飛行路線的確定，需要考慮多種因素的影響，是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程[9-13]。飛行路線可用導(dǎo)航點(diǎn)NAV[n]表示。起點(diǎn)S、目標(biāo)點(diǎn)T加上每一個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)組成了導(dǎo)航點(diǎn)坐標(biāo)序列{S,NAV[1],NAV[2],NAV[3],…NAV[n],T}。指揮模型須將導(dǎo)航點(diǎn)序列、偵察區(qū)域頂點(diǎn)坐標(biāo)、起飛時(shí)間作為無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)必要參數(shù)傳遞給機(jī)動(dòng)模型。

3偵察無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型

偵察無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)，可以按照無(wú)人機(jī)指揮模型在起飛前預(yù)定的導(dǎo)航點(diǎn)序列實(shí)施，也可按照地面控制單元遙控實(shí)施，或在2種模式中相互切換。其機(jī)動(dòng)過(guò)程，從指令輸入輸出過(guò)程來(lái)看，是非線性過(guò)程；從其空間位置和姿態(tài)變化過(guò)程來(lái)看，是線性過(guò)程。在建立其機(jī)動(dòng)模型的過(guò)程中，應(yīng)注意把握離散的導(dǎo)航點(diǎn)上無(wú)人機(jī)位置和姿態(tài)隨仿真時(shí)間推進(jìn)而產(chǎn)生的線性變化過(guò)程。

假設(shè)某時(shí)刻無(wú)人機(jī)姿態(tài)為Posture1，到達(dá)下一導(dǎo)航點(diǎn)時(shí)姿態(tài)為Posture2，這個(gè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)了一系列連續(xù)的變化Maneuver(P)。其中P反映了變化過(guò)程中的各種機(jī)動(dòng)參數(shù)。

3.1初始化階段

在初始化階段，模型讀取裝備參數(shù)文件，將相關(guān)性能參數(shù)初始化。而后，機(jī)動(dòng)模型接收指揮模型傳遞的飛行命令參數(shù)，主要是程控飛行路徑參數(shù)、偵察區(qū)域坐標(biāo)、起飛姿態(tài)和起飛時(shí)間等。同時(shí)，機(jī)動(dòng)組件計(jì)算總飛行路程，驗(yàn)證無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)能力。根據(jù)起飛姿態(tài)，計(jì)算起點(diǎn)至第一導(dǎo)航點(diǎn)是否超過(guò)最小起飛距離，即能否在該距離內(nèi)爬升至預(yù)定高程。若不能，則應(yīng)規(guī)劃出盤(pán)旋上升路線。然后觸發(fā)起飛事件。

3.2飛行階段

飛行過(guò)程包括起飛階段，巡航階段與降落階段。模型將飛行過(guò)程離散化為一定仿真步長(zhǎng)的定時(shí)事件序列。定時(shí)事件主要執(zhí)行速度計(jì)算、方位角計(jì)算、側(cè)傾角和俯仰角計(jì)算事件，其中速度計(jì)算包括水平方向速度計(jì)算和垂直方向速度計(jì)算。這些計(jì)算的主要依據(jù)是飛行導(dǎo)航點(diǎn)序列和各類事件導(dǎo)航點(diǎn)序列。事件導(dǎo)航點(diǎn)包括除飛行導(dǎo)航點(diǎn)外的轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航點(diǎn)、繞行導(dǎo)航點(diǎn)、偵察區(qū)域掃描飛行導(dǎo)航點(diǎn)。這些事件導(dǎo)航點(diǎn)的執(zhí)行主要由定時(shí)事件根據(jù)相應(yīng)條件觸發(fā)，由角度計(jì)算函數(shù)檢測(cè)本無(wú)人機(jī)已通過(guò)最后一個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)后結(jié)束。另外，定時(shí)事件還應(yīng)檢查臨時(shí)手控命令、新的飛行任務(wù)事件、飛行器損傷狀態(tài)、剩余續(xù)航里程、剩余續(xù)航時(shí)間、降落事件并做出相應(yīng)響應(yīng)，同時(shí)應(yīng)向偵察模型輸出無(wú)人機(jī)位置、姿態(tài)和視角參數(shù)。其具體執(zhí)行步驟如圖3所示。

圖3　飛行階段定時(shí)事件流程

3.3繞行事件

無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，存在影響飛行器飛行的地形地貌和氣象因素，以及影響飛行的電磁干擾，加之?dāng)撤椒揽栈鹆Φ拇驌敉{等，使無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)模型必須檢查飛行區(qū)域中是否有上述不可通行區(qū)域。該區(qū)域位置以圓心加半徑的參數(shù)形式由仿真支撐環(huán)境提供。當(dāng)飛行路線穿越該區(qū)域時(shí)，模型應(yīng)自動(dòng)計(jì)算出繞行路線，并以繞行導(dǎo)航點(diǎn)序列的形式存儲(chǔ)記錄，計(jì)算飛行總距離，驗(yàn)證無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力，規(guī)劃飛行速度、繞行時(shí)機(jī)和各段路線的飛行姿態(tài)。

如圖4所示。NM為無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)路線上的一段，N與M是2個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)。半徑為r的實(shí)線圓O為不可通行的障礙物范圍。設(shè)OL⊥NM，則從繞行距離最短的原則考慮，設(shè)定O點(diǎn)位于NM左側(cè)或在NM上時(shí)，無(wú)人機(jī)從右側(cè)繞行；O點(diǎn)位于NM右側(cè)時(shí)，無(wú)人機(jī)從左側(cè)繞行。繞行距離最遠(yuǎn)的極端情況，即當(dāng)圓點(diǎn)O位于NM上時(shí)。設(shè)繞行導(dǎo)航點(diǎn)為A、B、C、D。其中A、D位于原行進(jìn)路線上，B、C位于與障礙圓O同圓心且半徑為R的大圓上，且∠AOB=∠BOC =∠COD=π/3。設(shè)無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)障礙距離與障礙物半徑之比為S，則有AO=OD=S×r。因OH⊥BC，則在⊿BOH中，OB長(zhǎng)度為R，為避免與障礙物碰撞，OH長(zhǎng)度應(yīng)大于r，則有

(1)

可取

R=1.5×r

(2)

圖4　無(wú)人機(jī)繞行導(dǎo)航點(diǎn)計(jì)算示意圖

無(wú)人機(jī)在機(jī)動(dòng)過(guò)程中，每次執(zhí)行位置更新事件時(shí)均檢測(cè)飛行方向前固定距離處的點(diǎn)是否進(jìn)入障礙物內(nèi)部，如果進(jìn)入則開(kāi)始減速至繞行速度，繞行結(jié)束后加速至原有速度。當(dāng)飛行至A點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生繞行導(dǎo)航點(diǎn)序列，觸發(fā)繞行事件。繞行導(dǎo)航點(diǎn)的計(jì)算關(guān)鍵是計(jì)算D點(diǎn)與B,C兩點(diǎn)位置。在笛卡爾坐標(biāo)系中，設(shè)θ為繞行前的方向角，γ為AO的方向角(0<θ<2π，0<γ<2π)，A點(diǎn)坐標(biāo)(XA，YA)可由AO及其方向角求出，則有

(3)

D點(diǎn)坐標(biāo)(XD，YD)

(4)

當(dāng)θ≤π,θ≥γ≥0或γ>π+θ時(shí),或當(dāng)θ>π,θ>γ>θ-π時(shí)，O位于飛行線路右側(cè)，則B點(diǎn)坐標(biāo)(XB，YB)

(5)

C點(diǎn)坐標(biāo)(XC，YC)

(6)

當(dāng)θ≤π,θ<γ<θ+π時(shí)，或當(dāng)θ>π，θ<γ或γ<θ-π時(shí)，O位于飛行線路左側(cè)，則B點(diǎn)坐標(biāo)(XB，YB)

(7)

C點(diǎn)坐標(biāo)(XC，YC)

(8)

3.4轉(zhuǎn)彎事件

無(wú)人機(jī)在接近導(dǎo)航序列點(diǎn)時(shí)須產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎事件。機(jī)動(dòng)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)每次執(zhí)行位置更新事件時(shí)檢測(cè)距離下一導(dǎo)航點(diǎn)是否小于預(yù)定值，如果小于則開(kāi)始減速至轉(zhuǎn)彎速度，轉(zhuǎn)彎結(jié)束后加速至原有速度。如圖5所示，無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)，根據(jù)飛行導(dǎo)航點(diǎn)產(chǎn)生的夾角∠BAC，計(jì)算生成位于半徑為r的圓弧上的n+1個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)序列(以4個(gè)點(diǎn)為例)。其中M、Q為切點(diǎn)，O為圓心，N、P將圓弧平均分成n+1份，(M，M1，M2，M3，M4，…Mn)為生成的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)序列。設(shè)導(dǎo)航線路上的轉(zhuǎn)彎角∠BAC為α，轉(zhuǎn)彎弧相對(duì)的圓心角∠MOMn為β，θ為轉(zhuǎn)彎前的方向角，γ為轉(zhuǎn)完后的方向角(0<θ<2π,0<γ<2π)，A點(diǎn)坐標(biāo)為(XA，YA),則有

(9)

其中(0<α<π)

β=π-α

(10)

(11)

則M點(diǎn)坐標(biāo)(XM，YM)

(12)

圖5　無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航點(diǎn)計(jì)算示意圖

當(dāng)θ≤π,θ>γ≥0或γ>π+θ時(shí),或當(dāng)θ>π,θ>γ>θ-π時(shí)，無(wú)人機(jī)右轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)彎圓心的坐標(biāo)(XO，YO)

(13)

則除M外第m(0

(14)

當(dāng)θ≤π,θ<γ<θ+π時(shí)，或當(dāng)θ>π，θ<γ或γ<θ-π時(shí)，當(dāng)無(wú)人機(jī)左轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)彎圓心的坐標(biāo)(XO，YO)

(15)

則除M外第m(0

(16)

3.5規(guī)劃掃描路徑

偵察掃描區(qū)掃描路徑所需關(guān)鍵導(dǎo)航點(diǎn)如圖6所示。其中點(diǎn)1為進(jìn)入?yún)^(qū)域前的調(diào)整點(diǎn)，無(wú)人機(jī)在此點(diǎn)調(diào)整方向向點(diǎn)2飛行。2、3為航線與進(jìn)入偵察區(qū)域第一、二個(gè)交點(diǎn)，1、2間距離為預(yù)設(shè)值。4、5、6為轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，其算法參照轉(zhuǎn)彎算法，后續(xù)各點(diǎn)與此相似。設(shè)偵察攝影相機(jī)感光元件感光區(qū)域邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，焦距為f，掃描飛行過(guò)程中，無(wú)人機(jī)相對(duì)高程為H，則點(diǎn)3與點(diǎn)10間距離為(0.8L×H)/f，即偵察照片行間應(yīng)重疊20%。掃描過(guò)程中飛機(jī)高程不變。

圖6　偵察掃描區(qū)掃描路徑示意圖

3.6任務(wù)更新事件

在無(wú)人機(jī)飛行的過(guò)程中，可能出現(xiàn)指揮員臨時(shí)中斷飛行任務(wù)，改為手動(dòng)操作或更新飛行任務(wù)的情況，這類情況的處理主要通過(guò)任務(wù)更新事件實(shí)現(xiàn)，其主要執(zhí)行清空事件導(dǎo)航點(diǎn)事件，更改手動(dòng)飛行標(biāo)示變量Manual的值，接收指揮模型傳輸?shù)乃俣扰c姿態(tài)參數(shù)變化以實(shí)現(xiàn)模擬手控操作，或接收新的飛行任務(wù)點(diǎn)。其主要執(zhí)行步驟如圖7所示。

4算法驗(yàn)證與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為驗(yàn)證本研究轉(zhuǎn)彎與繞行算法，現(xiàn)以某偵察無(wú)人機(jī)為例，規(guī)劃出起點(diǎn)為(0，0，100)，導(dǎo)航點(diǎn)分別為(400，-600，100)、(400，-100，100)、(850，-550，100)、(0，-100，100)的飛行路線，如圖8所示。同時(shí)，在飛行路線中設(shè)置兩障礙物分別位于路線右側(cè)和左側(cè)。圖8中虛線表示導(dǎo)航點(diǎn)連線，虛線圓表示障礙物范圍。經(jīng)編程驗(yàn)證，按照產(chǎn)生4個(gè)轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航點(diǎn)轉(zhuǎn)彎，無(wú)人機(jī)在該轉(zhuǎn)彎時(shí)段飛行路線如圖8所示。

圖7　任務(wù)更新事件流程

圖8　無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)彎與繞行算法驗(yàn)證

經(jīng)驗(yàn)證可看出，轉(zhuǎn)彎算法能夠依照轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航完成轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。繞行算法能夠自行判斷障礙物大小，并選擇其與導(dǎo)航線路相對(duì)位置的對(duì)面以最短繞行路線實(shí)施繞行，與障礙物保持一定距離，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。

另一條規(guī)劃路線中穿過(guò)預(yù)定偵察區(qū)域，如圖9中所示。預(yù)定飛行路線為(0，0，100)，(1 200，-600，100)，(1 200，-50，100)，(0，0，100)。圖9中虛線矩形表示偵察范圍，虛線表示導(dǎo)航點(diǎn)連線，虛線圓表示障礙物范圍。偵察區(qū)域2個(gè)對(duì)角坐標(biāo)為(150，-75，100)，(950，-725，100)。當(dāng)無(wú)人機(jī)飛臨偵察區(qū)域時(shí)，模型根據(jù)偵察區(qū)域形狀規(guī)劃出進(jìn)入位置和相應(yīng)調(diào)整點(diǎn)與導(dǎo)航序列點(diǎn)，完成區(qū)域掃描飛行任務(wù)。相機(jī)掃描寬度250m，飛行航線間距離為200m，實(shí)現(xiàn)了照片重疊20%。當(dāng)飛出掃描區(qū)域經(jīng)過(guò)調(diào)整點(diǎn)(1 000，-600，100)時(shí)，迅速返回預(yù)定機(jī)動(dòng)路線完成機(jī)動(dòng)任務(wù)。

圖9　無(wú)人機(jī)偵察掃描路線規(guī)劃

5結(jié)論

本研究論述了陸軍合成分隊(duì)編制內(nèi)的戰(zhàn)術(shù)偵察無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)仿真的相關(guān)模型，研究了無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)過(guò)程中主要事件的仿真方法，對(duì)轉(zhuǎn)彎算法、繞行算法以及掃描偵察飛行算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。經(jīng)編程實(shí)驗(yàn)證明，算法初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)陸軍合成分隊(duì)作戰(zhàn)仿真中無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)的仿真，模擬結(jié)果符合實(shí)際情況和仿真要求。本研究對(duì)無(wú)人機(jī)性能的模擬采取了一定程度的簡(jiǎn)化，應(yīng)在下一步研究中進(jìn)一步改進(jìn)完善。

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(責(zé)任編輯周江川)