动态规划与电势理论：三维无人机航迹规划优化

本文是一篇深入探讨如何利用动态规划和电势理论来规划无人驾驶航空器（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）三维航迹的学术论文。作者刘丽峰、曲国庆和孔维华为解决无人机在复杂环境中面临的挑战，如地形威胁、火力和雷达威胁，提出了创新的方法。 首先，文章强调了无人机在现代战争中的关键角色，特别是在高海拔地区的侦查任务中，雷达威胁是主要的安全隐患。然而，随着防空体系的提升，低空突防变得越来越重要，因为它能提供更高的生存率。在低空，地形防撞、地形回避和威胁回避策略成为航迹规划的关键考量因素。 传统的航迹规划方法主要包括矢量法和栅格法，其中矢量法主要应用于二维路径规划，如通视图和Voronoi图。Voronoi图以其安全特性在二维航迹规划中被广泛应用，但其三维计算复杂度较高，不易直接扩展。为了克服这些问题，作者提出了一种改进的电势理论结合动态规划的三维航迹规划方案。 论文的核心贡献在于提出了一种改进的电势模型，通过限制航线至任务起止点的直线距离，不仅解决了电势法无法精确收敛于目标点的问题，还优化了飞行航程。这种方法巧妙地运用了动态规划的思想，通过设置合适的惩罚函数，研究了不同威胁权重对飞行航线的影响，旨在找到一个既能避开威胁又能有效缩短飞行时间的最优权重系数。 通过仿真试验，论文验证了这种新型航迹规划算法的有效性，它能够成功地为无人机设计出兼顾安全性和效率的三维飞行路径。这种方法在复杂环境下的应用，对于提高无人机的生存能力和任务执行能力具有重要意义。 总结来说，这篇论文结合了电势理论和动态规划的策略，解决了一个实际问题，即如何在多重威胁下规划出既安全又高效的无人机三维航迹。这对于无人机技术的发展以及军事、民用领域的应用都有着积极的推动作用。