无人机任务规划.pdf

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书籍描述

内容简介
《无人机任务规划》内容简介:任务规划是无人机使用过程中的必要和关键环节。《无人机任务规划》对无人机任务规划的相关概念、支撑技术和主要方法过程进行较为全面的分析和探讨,包括任务规划的概念内涵及系统发展,任务规划环境的数字地图技术和威胁空间建模技术,任务规划的主要技术方法,如任务分配、航路规划、链路使用规划、侦察传感器使用规划等,以及任务规划的检验和评估。

编辑推荐
《无人机任务规划》内容涵盖面广,可作为无人机领域使用管理人员或教学、科研人员的参考用书,也可作为高等院校相关专业的教学用书和学习参考书。

目录
第1章绪论
1.1任务规划的概念
1.2任务规划的内涵
1.3任务规划系统
1.3.1任务规划系统的概念及设备组成
1.3.2外军战术任务规划系统发展概况
1.3.3战术任务规划系统的功能及特点
1.4无人机任务规划
1.4.1无人机任务规划的内容
1.4.2无人机任务规划的特点
1.4.3无人机任务规划流程
1.4.4无人机任务规划系统的未来发展
1.5小结
参考文献
第2章任务规划的数字地图技术
2.1引言
2.2地理空间的数学构建
2.2.1地球的形状及大小
2.2.2地理坐标系的建立
2.3地图知识基础
2.3.1地图的概念
2.3.2地图的比例尺
2.3.3地图的投影
2.3.4航空图及常用投影
2.4航线与航迹解算
2.4.1相关概念和术语
2.4.2大圆航线的解算
2.5数字地图
2.5.1数字地图的概念和特点
2.5.2数字地图的种类
2.6数字高程模型
2.6.1数字高程模型的表示
2.6.2任务规划中的数字高程模型处理
2.7小结
参考文献
第3章任务规划威胁空间建模技术
3.1探测类武器威胁空间模型
3.2地空导弹威胁空间模型
3.2.1地空导弹威胁空间基本概念
3.2.2杀伤区模型
3.2.3拦截覆盖区模型
3.3高炮威胁空间模型
3.3.1高炮的最大射击范围
3.3.2高炮的有效威胁空间和有效射击半径
3.4航空气象及其对飞行活动的影响
3.4.1与飞行有关的主要气象要素
3.4.2航空重要天气对飞行活动的影响
3.4.3航空气象情报的发布与交换
3.5武器系统威胁盲区计算
3.5.1地形遮蔽盲区
3.5.2地球曲率产生的雷达盲区
3.5.3仿真实验
3.6威胁度评估
3.6.1单个威胁源的威胁度评估
3.6.2多个威胁源的威胁度评估
3.7小结
参考文献
第4章无人机任务分配
4.1概述
4.2任务分配问题建模
4.3单无人机多任务时序分配
4.3.1问题提出
4.3.2旅行商问题模型及其求解
4.3.3算例
4.4多无人机多任务目标分配
4.4.1问题提出
4.4.2指派问题模型及其求解
4.4.3算例
4.5多无人机多任务兵力分配
4.5.1问题提出
4.5.2运输问题模型及其求解
4.5.3算例
4.6其他任务分配模型与算法
4.6.1任务分配模型
4.6.2任务分配算法
4.7小结
参考文献
第5章无人机航路规划
5.1航路规划概述
5.1.1航路规划问题的产生和发展
5.1.2无人机航路规划
5.1.3航路规划的形式化描述
5.2航路规划约束条件
5.3常用航路规划算法
5.3.1基于概略图的规划方法
5.3.2基于栅格网的图搜索方法
5.3.3基于数学规划的方法
5.3.4人工势场法
5.3.5其他规划算法
5.4航路的平滑与评价
5.4.1航路的平滑
5.4.2航路的评价
5.5多无人机协同航路规划
5.6小结
参考文献
第6章无人机链路特性及使用规划
6.1无人机链路系统功能与组成
6.1.1链路系统功能
6.1.2链路系统组成
6.2无人机链路信道传输特性
6.2.1无人机链路频段
6.2.2无人机链路的视距传播特性
6.2.3通视距离计算
6.2.4视距链路传输的影响因素
6.2.5卫星中继链路特点及其影响因素
6.3无人机链路系统威胁分析
6.3.1主要威胁来源
6.3.2抗干扰能力
6.3.3干扰威胁分析
6.4无人机链路规划的主要考虑因素
6.4.1中继链路的使用
6.4.2频率规划与管理
6.4.3链路站址选择
6.4.4天线和功率控制
6.4.5天象气象因素
6.4.6链路因素对航路规划的要求
6.5小结
参考文献
第7章无人机成像侦察传感器规划
7.1无人机装备的主要成像侦察传感器
7.1.1光电侦察传感器
7.1.2雷达成像侦察传感器
7.2成像侦察传感器规划约束分析
7.3基于侦察图像质量评价与预测的传感器使用规划
7.3.1图像质量评价方法
7.3.2美国国家图像解释分级标准NIIRS
7.3.3通用图像质量方程GIQE
7.3.4传感器规划
7.4基于搜索论的传感器使用规划
7.4.1搜索论概述
7.4.2目标的概率分布及发现概率
7.4.3无人机最优搜索策略的凸规划模型
7.5小结
参考文献
第8章任务规划仿真与推演
8.1概述
8.1.1仿真推演对任务规划的意义
8.1.2任务规划仿真推演系统
8.2飞行仿真推演
8.2.1飞行仿真系统组成
8.2.2飞行动力学模型
8.3任务仿真推演
8.3.1无人机的任务类型
8.3.2无人机的任务计划
8.3.3任务管理仿真
8.3.4任务仿真推演流程
8.4任务规划仿真与推演系统
8.4.1仿真推演系统主要功能
8.4.2仿真推演系统结构组成
8.4.3仿真推演系统关键技术
8.5小结
参考文献
第9章任务规划作战效能评估
9.1作战效能的基本概念
9.1.1效能的基本概念
9.1.2作战效能的概念和分类
9.1.3作战效能评估的基本步骤
9.1.4作战效能的指标和度量
9.2效能评估的基本方法
9.2.1效能评估方法的发展历程
9.2.2几种经典的效能评估方法
9.2.3效能评估的其他方法
9.3无人机装备效能评估
9.3.1无人机装备效能评估的指标体系
9.32基于ADC法的无人机装备效能评估
9.3.3基于对数法的无人作战飞机效能评估
9.4无人机作战行动效能评估
9.4.1作战行动效能指标
9.4.2排队论基本原理
9.4.3基于排队论的无人机作战行动效能评估
9.5小结
参考文献

文摘
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3.4.1 与飞行有关的主要气象要素
主要气象要素及其对飞行活动的影响描述如下:
(1)风。风是对飞行影响最大的气象要素,飞机起降方向的选择、航线的选择、航油携带量、飞机配载都必须考虑风向风速的影响,地面强风不仅影响飞机的起降,还会对地面设施造成破坏,甚至在万里无云的高空,风的变化也会使飞机出现颠簸乃至于强烈颠簸。
(2)能见度。能见度是机场最低运行标准的重要指标之一。能见度过低会使飞行员无法看清跑道,从而影响飞机起降。
(3)云。云和飞行活动密切相关,它常常给飞行造成困难甚至危及安全,如云底高度很低的云层可妨碍飞机的起降;飞机在云中飞行,可能遇到危及飞行安全的积冰、颠簸等天气现象。
(4)降水。降水也影响飞行安全,降水可使能见度减小,大雨能使飞机的空气动力减少甚至能使发动机熄火,降雨或降雪也影响跑道的使用。
(5)气温和空气密度。气温对飞机飞行性能的影响是多方面的,气温的差异导致密度差异,从而影响飞机的气动性能,对巡航速度、最大飞行速度、燃料消耗、飞机载荷、飞机升限、飞机起飞着陆的滑跑距离、飞机气压高度表和空速表示值等都会产生影响。当气温高于标准大气温度时,空气密度变小,产生的升力也小,因而载重量减小,反之低于标准大气温度时,载重量增加;飞机的小时燃料消耗量随气温和气压降低而减小:若气温升高,或机场拔海高度增高,即气压减小,空气密度减小,要获得同样的升力必须增大空速,同时空气密度减小,发动机功率减小,飞机增速减缓,因而使起飞滑跑距离增长。
3.4.2航空重要天气对飞行活动的影响
对飞行安全造成威胁的天气现象主要是雷暴、闪电、颠簸、积冰、低空风切变、火山灰云、台风等。
(1)雷暴。雷暴是一种强对流性天气,是飞行的最恶劣最危险天气之一。雷暴发生时,闪电会对飞机以及地面的导航和通信设备造成干扰与破坏;云中气流的强烈垂直运动,会带来云中强烈的颠簸以及云下的低空风切变;有时伴有冰雹出现时,会损坏机场设施。因此,雷暴区为飞行活动的“禁区”。
(2)闪电。闪电是自然界中强烈的、能量巨大的放电现象,一般在对流旺盛的积雨云中的电荷之间(称云内闪)或云中电荷与地面电荷之间产生,云内闪出现的频率最多。闪电出现时,伴有强烈的闪光和巨大的轰鸣声。闪电的长度最长可达数千米,温度可高达28000℃,相当于太阳表面温度的3~5倍。其超强的电场强度可造成飞机导航和通信设备损坏。
(3)颠簸。飞行时的颠簸主要是由于空气不规则的运动(称大气湍流),致使飞机出现上升下沉的现象,是一种复杂的非线性过程,它们常以不同尺度出现。一些与大范围的急流运动相联系的季节性颠簸可以在飞行航路上限制数百千米的空域。严重颠簸则可使机翼受损、发动机脱落。

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