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针对重点任务航线保障的预警机航线规划

更新时间:2009-03-28

0 引言

预警机是一种大型预警指挥控制飞机,具有优越的低空探测能力和机动能力,弥补了地面雷达在低空探测和机动性上的不足,在现代化战争中发挥着越来越重要的作用[1-3]。然而,预警机的工作方式是在高空对地探测,必然面临很强的地杂波的干扰,预警机一般都采用脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)体制来抗杂波,而多普勒速度盲区是PD体制雷达的固有问题[4-7]。因此,预警机对具体目标的探测能力需要考虑多普勒速度盲区。

在创新能力主导国家综合能力、创业工作培育创新产业成为主力的时代背景下,关心下一代创新创业工作,使命光荣,任重道远。展望未来,需要站位高,认识清,以大局谋规划、以创新求突破、以实绩求发展,深入推进高校关心下一代工作。

重点任务航线保障是预警机经常面临的作战任务之一,该任务需要预警机时刻掌握重点任务航迹的情报及其附近的空情。此类任务的最大特点是重点任务航线是先验的,如果对预警机航线进行合理的规划,既可以减少重点任务进入预警机的空间盲区和多普勒速度盲区的情况,也可以更好地掌握该目标附近空情,提高重点任务航线保障的能力[8-10]。本文针对预警机的重点任务保障任务,提出了一种分段探测的预警机航线规划方法,对每段重点任务航线分别建立预警机航线的最优化模型,最大程度减少重点任务进入预警机空间盲区和多普勒盲区的情况。利用粒子群优化算法求解该模型,得到最优的预警机航线。该预警机航线提升了预警机对重点任务航线保障的探测能力,提高了重点任务保障的情报质量。

1 重点任务航线的分段

预警机执行重点任务航线保障任务时,首先需要根据重点任务航线的情况以及预警机的探测能力,按照一定的规则对重点任务航线进行分段,进而获知执行该任务所需的预警机架次。

1.1 预警机航线

预警机在飞行过程中,通常要避免频繁转弯和变速,因为这些会增加驾驶员的疲劳、导航的误差,影响预警机对目标的探测性能。为了保障机载预警雷达的探测性能,预警机的巡逻航线一般都选用类似于田径运动场跑道的双平行线形航线[11],如图1所示,预警机距离地面的高度为H,上下是长度为L的平行直线,两侧是半径为r的半圆,且预警机以固定速度VR在航线上飞行。

  

图1 预警机双平行线形航线示意图

对于一条重点任务航线(重点任务航线在水平面的投影),如图3所示,其有一个最小外接圆,假设最小外接圆的半径为RO。专机航线一般都是长条状的,其最小外接圆的半径可以用该任务航线的起始点和离起始点距离最远点的距离的1/2近似表示。

对于双平行线形航线的预警机,其稳定覆盖区域的最大内切圆的示意图如图2所示,最大内切圆的半径为。这意味着如果预警机的航线及其部署位置确定了,其能稳定覆盖的最大圆的半径为RI

  

图2 预警机双平行线形航线稳定覆盖区域最大内切圆示意图

1.2 重点任务航线的分段

重点任务航线是先验的,首先需要解决的问题是确定合理的规则将任务航线分段,然后将每段航线分别交给一架预警机,针对每段重点任务航线的情况规划每架预警机的航线。

对于双平行形航线的长度和两侧半圆的半径的选择,综合考虑稳定覆盖率这一因素[12-13],大型预警机优先选择双平行形航线的长度L=90 km,两侧半圆的半径为r=15 km;小型预警机优先选择双平行形航线的长度L=60 km,两侧半圆的半径为r=15 km。

LONG Jun-rui, SHAN Chan-juan, YANG Qun-di, LIU Xin-ying, WANG Jiu-sheng, MEI Chang-lin, XIONG Lin-ping

  

图3 目标航线最小外接圆示意图

下面根据重点任务航线最小外接圆的半径和预警机稳定覆盖区域最大内切圆的半径,在保证对重点任务航线进行空间上稳定覆盖的前提下,本着节约预警机资源的原则,对重点任务航线进行分段,具体分段规则如下:

1)

典型病例影像学资料见图1、2。Pfirrmann分级结果见表3。两组患者术后1年椎间盘退变程度较术前有所改善,差异有统计学意义(P<0.05)。MEDAR组Pfirrmann分级由术前Ⅲ级12例,术后1年恢复至I级2例,Ⅱ级4例,其余5例仍为Ⅲ级;术前Ⅳ级8例,术后1年恢复至Ⅱ级1例,Ⅲ级4例,其余3例仍为Ⅳ级。然而,PTED组由术前Ⅲ级9例,术后1年恢复至I级3例,至Ⅱ级3例,其余3例仍为Ⅲ级;术前Ⅳ级7例中,术后1年恢复至Ⅱ级1例,Ⅲ级3例,其余3例仍为Ⅳ级。术前与术后1年两组间的差异均无统计学意义(P>0.05)。

针对重点任务航线满足的情况,此时1架预警机即可对该重点任务航线进行空间上的稳定覆盖,其中预警机航线中心O点必须位于以重点任务航线最小外接圆圆心为圆心以为半径的圆内(保证预警机对重点任务航线在空间上的稳定覆盖)。

2)为正整数

其中,sign表示符号函数,VMD表示多普勒速度门限。利用粒子群优化算法对该最优化模型进行求解[14-18],可得预警机航线的旋转角和平移坐标,然后再通过式(5)可得最终所需要的预警机航线。

道路:进场污泥含水率60%左右,进场道路是关键。现场有3层钢板路基箱铺设以实现30~40 t卡车的运输。

  

图4 专机航线分段示意图

假设预警机最大作用距离R=400 km,双平行形航线的长L=90 km,双平行形航线的半径r=15 km。可以求得该预警机稳定覆盖区域的最大内切圆半径340 km。对于RO=200 km的重点任务航线就可以利用1架预警机执行探测任务;对于RO=400 km的重点任务航线需要将重点任务航线分为2段,然后利用2架预警机分别对这2段重点任务航线进行保障。

关于借代的类型,陈望道《修辞学发凡》把它区分为旁代和对代两大类。旁代又分为四类:事物和事物的特征或标记相代,事物和事物的所在或所属相代,事物和事物的作家或产地相代,事物和事物的资料或工具相代。对代也分为四类:部分和全体相代,特定和普通相代,具体和抽象相代,原因和结果相代。[注]陈望道:《修辞学发凡》,上海:上海教育出版社,1979年,第80-92页。

2 重点任务航线保障的预警机航线规划

[3]刘波,沈齐,李文清.空基预警探测系统[M].北京:国防工业出版社,2012.

2.1 预警机航线的数学表示

预警机的双平行线形航线如图1所示,假设预警机从双平行线形航线的A点开始飞行,预警机的位置坐标可以用时间t的函数表示如下:

1)如果

(7)由于进入烟气管的烟气温度相对低,而烟气管道又比较长,约64 m,矿温又不高,外排锅炉气的温度也低,因此热能利用率较高;

 

2)如果

 

3)如果

 

4)如果

 

其中,,|表示求余数运算。

  

图5 预警机航线旋转和平移后的示意图

使用Matlab编程工具对本文提出的重点任务航线保障的预警机航线规划方法进行仿真实现,仿真参数设置如下:预警机的飞行高度H为10 km,预警机最大作用距离R为400 km,双平行线形航线的长L为90 km,半径r为15 km,预警机的速度VR为130 m/s;多普勒速度门限VMD=30 m/s;粒子的加速常数c1=c2=1.494 45,进化次数为100,种群规模为30。可以求得该预警机稳定覆盖区域的最大内切圆半径340 km。下面对两个重点任务的预警机航线规划进行仿真。

其中,·表示向量的内积运算。

 

2.2 预警机航线的最优化模型

假设专机航线上有N个时间间隔为t0的航迹Ti,i=1,…,N。航迹Ti的位置坐标为,则在t=it0时刻专机在预警机视线方向上的向量为;同时,t时刻专机的速度方向向量为分别表示专机航线在t时刻的导数。

 

重点任务航线的速度方向与视线方向的夹角φi的余弦可以用下式表示:

 

上世纪五十年代,当时任上海市文化局局长的夏衍曾来到上海电影局的小礼堂,为我们上影全体创作干部讲过课。我至今记得,他讲的是《细节的真实,对一部作品的重要性》。他说:“西方有些作品本来是胡编乱造的,但是由于细节的真实,会让人信以为真。而我们有的明明是真人真事,由于细节的虚假,让人感到故事也变得虚假了。”

预警机航线的最优化模型建立如下:

 

针对重点任务航线满足的情况,此时需要n+1架预警机才能对该重点任务航线进行空间上的稳定覆盖。重点任务航线的具体分段方法如图4所示,在外接圆直径上n+1等分,将专机航线分段为段航线,每段航线分配1架预警机执行该段航线的保障任务,针对每段航线的预警机航线中心的部署可以按照的情况执行。

我把目光收回来,开始走向离樟树稍远一点的公路边,打算坐在草坪静静地看一会古樟,结果在途中撞见了一名坐轮椅的老人。

3 仿真实验

规划后的预警机航线可以看成是在原航线的基础上进行旋转,然后再平移的结果。令旋转的角度为θ,航线中心O点平移后的坐标为,如图5所示。因此,规划后的预警机位置坐标

假设重点任务保障航线在地面的投影起始点坐标为(20km,20km),终点坐标为(400km,400km),专机航线由2 000个点迹组成,间隔时间1 s。该重点任务航线的最小外接圆半径RO为268.7 km。此时RO<RI,只需要1架预警机即可完成该专机保障任务。具体的预警机航线规划如图6所示,预警机航线的旋转角度为142.6°,预警机航线中心平移后坐标为(166,251),专机进入该预警机盲区的点数有4个。

  

图6 预警机航线规划示意图

假设重点任务航线在地面的投影起始点坐标为(20 km,20 km),终点坐标为(800 km,800 km),专机航线由4 000个点迹组成,间隔时间1 s。该专机航线的最小外接圆半径RO为551.5 km。此时,需要将专机航线分为2段,用2架预警机完成该重点任务航线保障任务。具体的预警机航线规划如图7所示。第1架预警机的航线旋转角度为218.94°,预警机航线中心平移后坐标为(175,202),专机进入该预警机盲区的点数有4个;第2架预警机的航线旋转角度为258.3°,预警机航线中心平移后坐标为(570,556),重点任务进入该预警机盲区的点数有3个。

  

图7 预警机航线规划示意图

4 结论

重点任务保障是预警机经常面临的任务之一,考虑到预警机固有的多普勒速度盲区,规划预警机的航线使得专机尽量少地落入预警机的探测盲区,达到一个好的重点任务航线保障效果,是一件非常重要和有意义的工作。本文先将重点任务保障航线按照一定的规则进行分段,然后针对每段重点任务保障航线建立预警机航线的最优化模型,最后利用粒子群优化算法求解该模型,得到最优的预警机航线规划。仿真实验结果证明了本文提出的针对重点任务保障任务的预警机航线规划方法的正确性和有效性。

两组SaO2均减低,但OS组的LSaO2低于单纯COPD组,差异具有统计学意义(P<0.05);OS组的Lat、AHI高于单纯COPD组,差异具有统计学意义(P<0.05)(见表1)。

参考文献

(1) 南端采用大锅底形土方开挖(见图8)方法,不符合设计要求的分段、分层开挖的要求,导致土方开挖过程中基坑及周边环境急剧变形。

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[2]WILLIAM M C.Airborne early warning radar[M].Boston,MA:Artech House,1989.

将重点任务航线分段后,针对每段重点任务航线的预警机航线规划,需要确定预警机双平行形航线的数学表示,以及重点任务航线进入预警机多普勒盲区的条件,建立预警机航线的最优化模型。注意:这里只介绍针对一段重点任务航线的预警机航线规划,其余各段重点任务航线的预警机航线规划方法是相同的。

[4]丁鹭飞,耿富录,陈建春.雷达原理[M].北京:电子工业出版社,2009.

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3)在内容方面。课程内容专业性不足,学科教育仍停留在单一学科分立的状态,不同学科壁垒仍未打通。在创新性方面仍有待提高,现有内容仍停留在车模、航模、船模与开源硬件、机器人等工程技术领域内老旧的内容,这与当前国家科技创新快速发展,经济布局从劳动密集型向技术密集型转型的局势脱离。

[7]付莹,汤子跃,孙永健.基于IMMEPF的多普勒盲区目标异类多传感器联合跟踪[J].电光与控制,2013,20(5):88-93.

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1)#1、#2、#3接地变及#1、#2站用变保护装置面板无异常信号,采样正常(接地变的三相电流均为0),一次设备运行正常;

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工程概况一般包括设计的线路的起始点、电压等级、全线的地形情况、污秽区的情况、对导线以及避雷针的选取、杆塔的基础形式以及数量等等情况。通过对工程概况进行了解,我们便可以对工程的大体情况进行熟悉和了解。

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戴瑜,汪先超,汤子跃,张袁鹏
《火力与指挥控制》 2018年第04期
《火力与指挥控制》2018年第04期文献

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