多无人飞行器协同航迹控制 军队院校“2110”建设项目PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景和意义 1

1.2 无人机的现状与发展 5

1.2.1 美国典型无人机 5

1.2.2 以色列典型无人机 14

1.2.3 俄罗斯典型无人机 15

1.2.4 无人机的发展 17

1.3 协同控制应用与研究现状 19

1.3.1 应用现状 19

1.3.2 研究现状 21

1.4 本书内容和安排 30

第2章 多无人飞行器协同控制系统结构 32

2.1 多无人飞行器协同的作战样式 32

2.2 多无人飞行器协同的战术特点 34

2.2.1 多无人飞行器的战术特点 34

2.2.2 多无人飞行器协同的特点 35

2.3 多无人飞行器协同控制体系结构 36

2.3.1 集中式控制体系结构 36

2.3.2 分散式控制体系结构 37

2.3.3 分布式控制体系结构 38

2.3.4 多级分布式控制体系结构 39

2.3.5 基于层次分解的分层控制策略 40

2.4 本章小结 45

第3章 多无人飞行器战场环境模型 46

3.1 战场空间的相关概念 46

3.2 威胁源的分类 47

3.3 禁飞区分析 50

3.4 战场环境模型建立 51

3.4.1 雷达威胁场建模 51

3.4.2 高炮威胁场建模 53

3.4.3 防空导弹威胁场建模 55

3.5 本章小结 59

第4章 基于混合遗传算法的单无人飞行器航迹规划 60

4.1 遗传算法基础 60

4.1.1 遗传算法的基本思想 60

4.1.2 遗传算法的基本框架 61

4.2 混合遗传算法设计 63

4.2.1 初始种群的改进 64

4.2.2 遗传算子的改进 67

4.2.3 与其他优化方法的结合 69

4.2.4 性能对比 70

4.3 求解多目标多约束优化问题的遗传算法 72

4.3.1 遗传算法处理约束的方法 72

4.3.2 遗传算法处理多目标的方法 73

4.4 初始航迹 75

4.4.1 链接图法 75

4.4.2 仿真研究 76

4.5 遗传算法对初始航迹的优化 78

4.5.1 航迹编码 78

4.5.2 航迹代价选取 79

4.5.3 仿真研究 81

4.6 本章小结 84

第5章 基于混合遗传算法的多无人飞行器航迹规划 85

5.1 多航迹规划 85

5.1.1 多航迹规划问题描述 85

5.1.2 多航迹规划的关键 87

5.2 单目标航迹规划 87

5.2.1 基于遗传算法的单目标协同航迹规划 87

5.2.2 仿真研究 89

5.3 多目标协同航迹规划 92

5.3.1 基于遗传算法的多目标协同航迹规划 92

5.3.2 仿真研究 93

5.4 本章小结 95

第6章 多无人飞行器分配优化 96

6.1 引言 96

6.2 多目标优化方法 96

6.3 协同目标分配优化 97

6.3.1 目标分配原则 98

6.3.2 协同目标分配的数学模型 99

6.3.3 基于匈牙利算法的平衡指派算法 100

6.3.4 基于改进匈牙利算法的非平衡指派算法 102

6.4 协同火力分配优化 104

6.4.1 无人飞行器火力分配优化模型的建立与求解 104

6.4.2 无人飞行器火力分配优化问题实例 107

6.4.3 火力分配优化的结论 109

6.5 本章小结 109

第7章 威胁环境下多无人飞行器协同航迹规划 111

7.1 引言 111

7.2 基于扩展Voronoi图的多飞行器协同航迹规划算法 112

7.2.1 多飞行器协同航迹规划的特点和航迹约束条件 112

7.2.2 Voronoi图的性质及生成方法 115

7.2.3 威胁环境下扩展Voronoi图的建立 119

7.2.4 初始航迹的产生 122

7.2.5 航迹动态优化处理 129

7.2.6 航迹代价的协同分配 133

7.3 多飞行器协同航迹规划实验与分析 134

7.3.1 4枚导弹攻击4个目标的实验与分析 135

7.3.2 6枚导弹攻击6个目标的实验与分析 137

7.3.3 9枚导弹攻击9个目标的实验与分析 138

7.3.4 不同威胁环境下仿真时间的比较与分析 140

7.3.5 导弹数量与目标数量不一致的实验与分析 142

7.3.6 威胁突然变化和目标突然变化的实验与分析 143

7.4 三种协同航迹规划算法的比较 147

7.4.1 基于栅格法的协同航迹规划 147

7.4.2 基于可视图法的协同航迹规划 149

7.4.3 三种算法的比较 150

7.5 本章小结 153

第8章 具有时间约束的多无人飞行器协同航迹控制 154

8.1 引言 154

8.2 多飞行器协同航迹控制问题 155

8.3 多级分布式协同控制在协同时间中的应用 157

8.3.1 协同时间与协同控制结构 157

8.3.2 协同变量与协同函数 159

8.3.3 在协同时间问题中的应用 161

8.4 威胁环境下具有时间约束的动态航迹规划算法 165

8.4.1 航迹切换段 165

8.4.2 动态航迹控制段 166

8.4.3 基于扩展Voronoi图的动态航迹规划 170

8.4.4 仿真结果与分析 170

8.5 本章小结 174

第9章 多无人飞行器编队控制 175

9.1 编队结构问题研究 175

9.1.1 编队控制对无人机的性能要求 175

9.1.2 改进的领机僚机编队模式 176

9.1.3 无人机编队协同优化组织结构 179

9.2 编队保持控制器设计 180

9.2.1 基本编队飞行控制模型的建立 181

9.2.2 基于相对误差的三维编队控制器设计 182

9.2.3 仿真结果与分析 188

9.3 编队避障问题研究 190

9.3.1 编队变形避障 190

9.3.2 编队变换避障 191

9.4 本章小结 192

参考文献 193