● 摘要
在现代战争中，空军已成为最具作战效能且必不可少的攻击力量。多飞行器协同作战是现代高科技空战的主要发展方向。任务规划系统对充分发挥协同作战效能具有十分关键的作用。本文针对多架飞行器协同执行多个任务，以整体的作战代价最低为原则，采用仿生智能优化算法进行任务规划，并采用计算机图形学技术对多飞行器协同低空突防过程进行图形仿真。论文的工作主要包括以下五个方面：第一，针对多飞行器任务规划这个多目标优化问题建立数学模型，提出优化问题的目标及约束。第二，在二维和三维环境中，采用人工免疫算法进行任务分配，对于每一个候选分配方案中的每一架飞行器采用粒子群优化算法进行航迹规划；对飞行器的起始点和目标点被威胁阻断的情况，以耗费弹药代价最小化为原则进行主动攻击，使起始点和目标点连通；根据航迹规划结果来计算人工免疫算法中的抗体代价，经过多次迭代后，得出最优分配方案及最优航迹组；然后进行航迹间协调避免飞行器发生碰撞；对航迹进行后处理以满足飞行器机动性能要求。第三，采用计算机图形学技术，进行三维战场建模；基于数字高程模型进行地形建模；提取地形特征，并对LOD技术中的geomipmapping算法进行改进，实现保持特征的地形绘制；计算地形雷达遮蔽盲区并对雷达辐射区域建模；设计合理的数据结构，采用栅格将三维空间离散化，计算可飞的栅格结点集合，以备在三维环境下进行航迹规划。第四，设计几何过渡算法消除突防仿真过程中随着视点移动而产生的山体视觉突跳现象；采用粒子系统模拟主动攻击的爆炸效果；读取3ds飞行器模型并进行绘制。第五，使用VC++和OpenGL编程实现二维和三维环境下任务规划及图形仿真。本文将群集仿生智能优化算法和计算机图形学技术应用于多飞行器协同低空突防任务规划及图形仿真，结合军事背景，使算法研究进一步深化。