隨著無人機執(zhí)行任務環(huán)境的復雜化,單一無人機所能執(zhí)行的任務能力有限,生存能力也受到挑戰(zhàn),無人機的任務模式已經逐步從單平臺執(zhí)行任務向著集群化協(xié)同執(zhí)行任務方向發(fā)展。而且,無人機技術不斷發(fā)展,尤其是自主能力的不斷提高,使得無人機具備了集群協(xié)同執(zhí)行任務的能力。因此,無人機集群系統(tǒng)必將成為無人機設計領域的一個重要研究課題。本文針對無人機集群體系結構的設計,在無人機集群協(xié)同任務規(guī)劃和協(xié)同飛行控制領域展開研究。無人機集群體系結構是研究無人機集群的基礎,本文設計了一種動態(tài)集散式的體系結構,提高了無人機集群決策的效率與執(zhí)行任務的安全性和可靠性;并闡明了該體系結構下的通訊方案和決策方案,對無人機集群中涉及的三種無人機進行設計與分析。任務規(guī)劃是無人機執(zhí)行任務的前提,包括任務分配和航跡規(guī)劃。本文基于所設計的動態(tài)集散式體系結構,研究了無人機集群協(xié)同任務規(guī)劃。針對典型的協(xié)同搜索攻擊任務,考慮禁飛區(qū)的影響,建立了任務規(guī)劃的數(shù)學模型;以執(zhí)行任務最短時間為優(yōu)化目標,提出了一種并行計算的多種群遺傳算法,以任務為基因,以無人機分配得到的若干任務排列成染色體,通過多個種群的協(xié)同進化及種群間的基因交流,實現(xiàn)了任務規(guī)劃問題求解的并...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 無人機集群概述
        1.2.1 生物集群行為
        1.2.2 無人機集群概念
    1.3 研究現(xiàn)狀及分析
        1.3.1 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 無人機集群關鍵技術研究
    1.4 本文主要內容
第二章 無人機集群系統(tǒng)體系結構與無人機單元
    2.1 無人機集群方案
        2.1.1 體系結構方案
        2.1.2 多類型無人機單元方案
    2.2 無人機總體設計
        2.2.1 設計指標
        2.2.2 氣動布局選擇
        2.2.3 主要參數(shù)確定
        2.2.4 外形設計
    2.3 無人機性能分析
        2.3.1 氣動分析
        2.3.2 平飛性能
        2.3.3 爬升性能
        2.3.4 起降性能
        2.3.6 轉彎性能
        2.3.7 計算結果
    2.4 本章小結
第三章 無人機集群協(xié)同任務規(guī)劃
    3.1 協(xié)同任務規(guī)劃概述
        3.1.1 任務規(guī)劃概念
        3.1.2 動態(tài)任務規(guī)劃
    3.2 任務規(guī)劃問題建模
        3.2.1 相關概念
        3.2.2 問題描述
        3.2.3 目標函數(shù)
        3.2.4 約束條件
    3.3 任務規(guī)劃算法
        3.3.1 并行計算的多種群遺傳算法設計
        3.3.2 初始群落及基本概念
        3.3.3 適應度函數(shù)
        3.3.4 種群內進化及基因影響度分析
        3.3.5 基因交流與群落選擇
        3.3.6 終止條件
    3.4 任務規(guī)劃算例
    3.5 本章小結
第四章 無人機集群協(xié)同飛行控制
    4.1 基于指令的協(xié)同飛行控制方案
        4.1.1 指令的概念
        4.1.2 具體方案
    4.2 協(xié)同編隊飛行
        4.2.1 問題描述
        4.2.2 隊形設計及指令生成
        4.2.3 隊形控制
    4.3 協(xié)同搜索攻擊
        4.3.1 問題描述
        4.3.2 數(shù)學模型
        4.3.3 搜索算法
    4.4 本章小結
第五章 無人機集群仿真平臺開發(fā)
    5.1 Matlab&C#混合編程概述
        5.1.1 Matlab和 C#介紹
        5.1.2 混合編程基本方法
        5.1.3 C#中調用Matlab函數(shù)
    5.2 仿真軟件開發(fā)
        5.2.1 需求分析
        5.2.2 軟件總體方案
        5.2.3 數(shù)據(jù)結構層開發(fā)
        5.2.4 軟件算法層開發(fā)
        5.2.5 界面顯示層開發(fā)
    5.3 仿真效果
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 本文工作總結
        6.1.1 主要工作
        6.1.2 創(chuàng)新點
    6.2 后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文



本文編號：3849017