多无人机编队控制技术研究

发布时间：2017-08-31 02:38

  本文关键词：多无人机编队控制技术研究

  更多相关文章： 无人机 编队飞行 队形设计 编队构建 编队重构 阵风扰动 完成度

【摘要】：多无人机编队具有广阔的应用前景,将成为未来战场的主要兵力。队形是无人机编队的一个重要组成部分,它规定了无人机之间的相互位置关系。多无人机编队队形的控制可分为队形构建、队形保持、队形重构三个部分,本文的主要研究内容包括无人机编队队形的构建和编队队形重构,本文的另外一项研究内容是无人机编队的队形设计。在无人机编队队形设计中,分析了无人机编队对队形的要求和有人驾驶飞机的编队实战经验;最后设计了8种针对不同作战任务的编队队形。在无人机编队队形构建的研究中,针对与目标点距离不同并且飞行状态不同的多架无人机,为每架无人机设计了一条符合安全要求的Dubins航路,这些航路由不同的直线段和弧线组成。并基于同时到达的目的,为每架无人机设计了相应航路应具有的速度。在无人机编队重构的研究中,首先采用蚁群算法基于最短路径要求为每架无人机在新的编队中分配一个位置,从而为无人机规划出新的路径,并且根据时间协同要求,计算出无人机在新的航路的设定飞行速度。设计了与前面的决策结果相适应的无人机编队控制系统,控制系统根据无人机实际飞行状态预测无人机能否按照时间要求完成队形构建或者队形重构任务,通过速度调节使得所有无人机同时到达目标点、构建成相应队形,并且编队中无人机的速度航向达到一致或者按照时间要求完成编队重构。最后进行了综合仿真实验,实验结果表明了所设计系统的有效性;带阵风扰动的无人机编队重构仿真结果说明气象条件对无人机编队重构过程的影响较为明显,无人机编队队形重构应该在气象条件允许时进行。
【关键词】：无人机 编队飞行 队形设计 编队构建 编队重构 阵风扰动 完成度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 无人机编队的国内外研究现状12-14
• 1.2.2 无人机编队队形设计国内外研究现状14-15
• 1.2.3 无人机编队队形构建国内外研究现状15
• 1.2.4 无人机编队队形重构国内外研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容及结构16-18
• 第二章 无人机编队数学描述及运动学建模18-32
• 2.1 常用坐标定义及坐标转换18-20
• 2.1.1 常用坐标系定义18-19
• 2.1.2 坐标系之间的转换关系19-20
• 2.2 单架无人机数学模型20-24
• 2.2.1 无人机运动方程组20-23
• 2.2.2 Aerosonde无人机简介23-24
• 2.3 无人机编队三维队形设计24-30
• 2.3.1 无人机编队队形分析24-25
• 2.3.2 无人机编队队形设计25-30
• 2.4 无人机编队数学描述及无人机相对运动方程30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 无人机编队队形组织策略32-46
• 3.1 无人机编队队形组织流程32-34
• 3.2 无人机编队队形构建策略34-40
• 3.2.1 队形构建问题的阐述35-36
• 3.2.2 无人机编队构建中的航路规划36-39
• 3.2.3 无人机编队构建中的指令计算39-40
• 3.3 无人机编队队形重构策略40-45
• 3.3.1 编队队形重构中的位置分配41-43
• 3.3.2 编队队形重构中的指令计算43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 无人机编队队形控制系统设计46-54
• 4.1 AEROSONDE无人机自动驾驶仪设计46-48
• 4.1.1 面向编队控制的自动驾驶仪结构46-47
• 4.1.2 面向编队控制的自动驾驶仪控制律设计47-48
• 4.2 带时间约束的无人机航路跟踪控制系统设计48-52
• 4.2.1 无人机横侧向航路跟踪系统设计50-51
• 4.2.2 无人机高度跟踪系统设计51-52
• 4.2.3 多无人机航路跟踪中的时间控制52
• 4.3 本章小结52-54
• 第五章 无人机编队队形控制仿真及分析54-73
• 5.1 AEROSONDE无人机自动驾驶仿真验证54-59
• 5.1.1 无人机速度控制系统仿真结果及分析54-57
• 5.1.2 无人机航向角控制系统仿真结果及分析57-59
• 5.2 无人机编队队形构建综合仿真59-62
• 5.3 无人机编队队形重构综合仿真62-71
• 5.3.1 无阵风扰动无人机编队队形重构综合仿真62-67
• 5.3.2 阵风扰动下无人机编队队形重构综合仿真67-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 总结及展望73-74
• 6.1 本文的主要工作73
• 6.2 后续研究工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 在学期间发表的学术论文79

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本文编号：762994