- 文献综述
1 引言背景
随着国际局势的变化，我国受到来自海上的安全挑战日益增多，海上军事斗争准备日益艰巨，突破岛链束缚，走向远洋，为我国海外利益提供战略支撑成为当前我海军的重要使命任务。伴随保障是拓展舰艇编队行动半径的有效途径，是海军走向深蓝的重要举措。因此，研究舰艇编队海上补给路径规划问题，提高伴随保障效率，对于提高舰艇编队远洋伴随保障能力具有重要意义[1]。
2 主要技术
2.1 编队技术
无人机编队飞行是无人机及其应用技术发展研究的新热点。多无人机（UAVs）编队飞行的协同侦察、作战模式可以在一定程度上提高单机单次作战任务的成功概率,因而引起各国对多机编队飞行的研究热潮。编队飞行控制中的关键技术问题主要包括:队形设计、气动耦合、队形的动态调整、航迹规划、信息互换以及编队飞行控制策略等问题[2,3]。
针对舰载机作战任务-资源分配问题。蔡俊伟[4]提出了一种基于多优先级任务链的舰载机作战资源规划方法。将多个关联任务聚合为任务链以消解任务依赖关系约束和资源占用约束,并减小作战规划问题的规模;通过设置平行最优集和多级反馈规划机制,实现了作战资源的均衡调度。
郭锐等人通过分析水面舰艇编队内各平台防空火力区,建立了编队防空火力区模型。在此基础上, 张朱峰提出了编队舰空导弹防空火力区划分方法,对单纵队、单横队、方位队等典型队形的编队舰空导弹防空火力区的水平扇面进行划分,并给出主要扇面参数。可有效划分编队舰空导弹防空火力区,从而为充分发挥编队综合防空作战能力提供科学依据[5,6]。
编队技术的拓展应用还有很多。汪陈等人从水面舰艇编队指挥所战位设置主要特点出发,结合典型编队作战流程,利用过程语言进行基于作战流程仿真的战位优化设计研究,探索一种基于作战流程仿真的优化设计方法,对编队指挥所战位加以优化改进。王卓等人针对水面无人艇仿真的实际应用,引入协同仿真技术,提出了水面无人艇协同仿真框架和配套的开发方法。[7,8]
2.2 飞行规划
路径规划是运动规划的主要研究内容之一。运动规划由路径规划和轨迹规划组成，连接起点位置和终点位置的序列点或曲线称之为路径，构成路径的策略称之为路径规划。航路规划技术作为无人机的关键技术之一，一直是各国的研究热点。国内外学者提出了各种航路规划算法，主要可分为基于图形法、决策型搜索算法、随机型搜索算法和人工势场法[9]。
为提高我军远洋保障能力，实现舰艇编队海上伴随保障的精准高效，不同学者都对路径规划算法展开了研究。魏振堃[1]分析了舰艇编队补给方式，并提出了一种基于改进遗传（Improved Genetic Algorithm,IGA）算法的舰艇编队多补给舰海上补给路径规划模型，分析了舰艇编队海上补给路径规划模型求解方式，增加了多目标函数寻优策略、采用了近时初始化方式构建初始解、改进了交叉和变异运算的运算规则，形成了舰艇编队多补给舰补给规划方案。曹梦磊[9]提出改进的流函数法为无人机在复杂地形环境下进行航路规划。针对传统流函数法在多个障碍物航路规划时存在的问题,进行了理论分析,并给出一种虚拟动态目标的方法,解决了两个障碍物重叠情况的航路规划问题。为满足无人机的机动约束,将无人机自身的约束条件转化为虚拟障碍,以保证规划出的航路可飞。夏梁盛[10]研究了移动机器人运动规划问题。为实现机器人独立自主地完成任务行为,提出了一种利用栅格法对移动机器人运动进行规划,算法将运动规划分解为路径规划和运动控制两部分。在路径规划时,对栅格环境设定机器人的假想窗口栅格,并根据假想窗口和环境信息的可信度,设定实现环境信息优化的路径规划策略。根据机器人的运动学模型推导出机器人的运动控制律,以实现问题的求解。
针对沿航线分布的带状危险天气区域影响下的航班改航问题,李雄[11]提出了基于多目标动态规划算法的航班改航路径搜索方法。首先,建立了空中交通改航环境模型,并给出了备选改航点的确定方法。然后,将多目标动态规划算法应用于航班改航路径规划研究,考虑了航线距离和航线偏离度对改航路径的影响,并提出了相应的改航路径动态规划模型。考虑到当前的改航路径规划研究缺少结合空域结构进行因地制宜的分析,对此, 王莉莉[12]针对平行航路设计了相应的改航路径规划方法。首先将栅格环境和动态规划法相结合设计了一种新的单机改航路径规划方法。然后以该方法为基础,针对平行航路改航可能面临的问题,在充分考虑飞行安全性和经济性后,设计了相应的改航优先权分配机制来解决这些问题。
