前言

无人飞行器（Unmanned Aerial Vehicles）是指在大气层内或大气层外空间（太空）飞行的无人机、无人飞艇、导弹等飞行物。与有人驾驶或者遥控飞行器不同，无人飞行器具有自动起降（发射）、自动驾驶、自动导航、自动快速准确定位、自动信息采集与传送等多项功能，特别适合代替人在危险、恶劣和极限的环境下完成特定的工作和任务，因此在军事、测绘、航空航天、商业等领域有着广泛应用。

无人飞行器在完成任务过程中，需要对如何有效、安全地完成自己的任务过程进行规划，这就是所谓的任务规划（Mission Planning）。在任务规划过程中，最重要、也是最复杂的就是为无人飞行器规划出一条完成飞行任务所需要的飞行航迹，即无人飞行器航迹规划（Route Planning for Unmanned Aerial Vehicles）。在无人飞行器，特别是导弹，如巡航导弹的航迹规划过程中，不仅需要考虑发射区、目标区的各种信息，对于飞行器途中飞过的区域也要满足一定的条件限制。这些限制不仅包括威胁区、禁飞区、障碍区等地理与作战信息，还必须包括飞行器自身的各种飞行限制性条件，比如匹配区、导航点、最小转弯半径和最低飞行高度等。对于导弹而言，在实际使用过程中，为了达到特定的目的，如为了达到突防和饱和攻击的目的，还必须考虑多航迹规划、协调航迹规划等问题，以最大限度地发挥无人飞行器的功效。

本书是作者1995 年以来从事无人飞行器航迹规划研究工作的总结。虽然，一部分研究是针对无人机展开的，但大多数假定的研究对象都是导弹，特别是能够贴地巡航飞行的巡航导弹。因此，除非特别说明，在本书中所指无人飞行器主要是指导弹，特别是巡航导弹。按照航迹规划理论的发展历程，本书主要分为离线航迹规划、在线协调航迹规划、多航迹规划等部分。第1 章绪论，在对国内外主要航迹规划方法综述基础上，重点讨论了已有这些方法在实际使用过程中所存在的主要问题；在航迹规划过程中，一个首先必须解决的问题就是航迹规划问题的理论建模，包括规划空间的定义，约束条件的表达，航迹代价的计算等，是第2 章的主要内容；第3 章分别介绍了三种离线航迹规划方法，包括稀疏A*算法，基于飞行路线图的自适应航迹规划方法以及基于进化计算的航迹规划方法；为了满足实际应用过程的需要，第4 章和第5 章讨论了在线航迹规划和协调航迹规划问题，特别研究了针对运动目标的基于进化计算的航迹规划算法；第6 章针对多飞行器所涉及的任务分配问题讨论了基于对称群的混合搜索策略和基于进化计算的任务分配算法。第7 章，以美国战斧式巡航导弹为例，介绍了美国巡航导弹的发展过程以及航迹规划系统的演变历程，为今后开展我国自行开发导弹航迹规划系统提供参考和借鉴。

书中包含了在1995年至2008年期间在华中科技大学图像识别与人工智能研究所的十多名博士、硕士研究生的工作，对于他们所做出的贡献表示感谢！由于作者水平的限制，书中难免存在一些问题和不足，欢迎读者批评指正！

丁明跃

2008年10月21日