异构多无人机多任务规划研究

发布时间：2017-10-07 14:33

  本文关键词：异构多无人机多任务规划研究

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【摘要】：任务规划是无人机能否科学合理执行任务的重要环节。研究异构多无人机多任务规划建模与算法,为无人机制定出满足作战需求的任务计划,使多无人机系统整体作战效能优于各无人机独立作战效能的总和,是发挥多无人机协同作战优势的关键,具有重要的理论价值与现实意义。本文针对异构多无人机多任务规划特点对任务规划模型及算法开展研究,分析任务之间的各种约束关系,给出了能够体现任务之间相互协调的任务规划描述方法;针对同时多任务指派问题的复杂性,提出了异构多无人机多任务规划模型和相应的算法;基于VR-Forces设计开发了虚拟现实实验环境。主要研究工作和创新点如下:(1)研究了异构多无人机多任务规划问题。根据多无人机多任务的任务优先级、目标位置、时间要求等属性对任务规划问题进行了描述,提出了任务规划分解的特点、原则和内容,建立了异构多无人机多任务规划的工作机制,给了出任务规划的系统结构、技术要求和基本流程。(2)建立了异构多无人机多任务规划数学建模。提出了任务规划的建模思想,同时在对任务合理分解的基础上,建立了单基地异构多无人机多任务规划问题的数学模型,在多基地问题上,针对经典的MILP模型,提出了改进的MILP模型。(3)设计了基于禁忌搜索的异构多无人机多任务规划算法。异构多无人机多任务规划模型的约束条件较多,利用禁忌搜索算法对其进行求解的关键在于设计合适的移动算子、搜索策略、禁忌列表和特赦准则等等。针对模型特点,本文设计了合适的算法组件,确保了解个体的合法性和移动算子的可行性。(4)研究了异构多无人机多任务规划效能评估问题。根据效能评估指标的选取原则和异构多无人机多任务规划的特点,运用层次分析法建立了异构多无人机多任务规划的效能评估指标体系,并结合建立的指标体系建立了模糊综合评估模型。(5)开发了异构多无人机多任务规划虚拟现实模拟实验环境。结合异构多无人机多任务规划模型和算法的理论研究,开发了基于VRForces的异构多无人机多任务规划系统,设计了仿真案例,并对模型和算法进行实验验证。
【关键词】：异构多无人机 任务规划 效能评估 虚拟现实
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-15
• 1.1.1 应用需求12-14
• 1.1.2 理论需求14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 问题模型16-17
• 1.2.2 求解算法17-18
• 1.3 现有研究的不足18
• 1.4 本文的主要内容与章节安排18-20
• 第二章 异构多无人机多任务规划问题分析20-28
• 2.1 异构多无人机多任务规划问题描述20-22
• 2.1.1 异构多无人机多任务规划特点20-21
• 2.1.2 异构多无人机多任务规划原则21-22
• 2.1.3 异构多无人机多任务规划内容22
• 2.2 异构多无人机多任务规划工作机制22-27
• 2.2.1 异构多无人机多任务规划系统结构22-24
• 2.2.2 异构多无人机多任务规划技术要求24-25
• 2.2.3 异构多无人机多任务规划基本流程25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 异构多无人机多任务规划问题建模28-45
• 3.1 异构多无人机多任务规划建模思路28
• 3.2 异构多无人机多任务规划任务分解28-31
• 3.2.1 情报侦察29
• 3.2.2 目标指示29-30
• 3.2.3 炮火校射30
• 3.2.4 电子干扰30
• 3.2.5 火力打击30-31
• 3.2.6 毁伤评估31
• 3.3 异构多无人机多任务规划数学建模31-43
• 3.3.1 单基地异构多无人机多任务规划模型31-35
• 3.3.2 多基地异构多无人机多任务规划模型35-40
• 3.3.3 异构多无人机多任务规划模型分析40-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 基于TS的异构多无人机多任务规划算法45-61
• 4.1 任务规划算法研究的意义45
• 4.2 任务规划算法的分类45-48
• 4.2.1 数学规划方法46
• 4.2.2 智能优化算法46-47
• 4.2.3 启发式算法47-48
• 4.3 基于TS的异构多无人机多任务规划算法研究48-57
• 4.3.1 禁忌搜索算法描述48-50
• 4.3.2 禁忌搜索的关键要素50-54
• 4.3.3 基于TS的异构多无人机多任务规划算法设计54-57
• 4.4 Matlab仿真57-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 异构多无人机多任务规划效能评估61-71
• 5.1 作战效能评估概述61
• 5.2 作战效能评估方法比较分析61-63
• 5.3 异构多无人机作战效能评估指标体系63
• 5.4 异构多无人机作战效能评估模型建立63-65
• 5.5 异构多无人机作战效能评估计算实例65-70
• 5.6 本章小结70-71
• 第六章 异构多无人机多任务规划仿真实验71-90
• 6.1 VR-Forces软件简介71-72
• 6.2 基于实体参数数据库的实体模型72-74
• 6.3 实体行为仿真框架74-75
• 6.4 任务设置和数据请求75-78
• 6.5 虚拟场景地形制作78-81
• 6.6 任务规划虚拟现实仿真实验81-89
• 6.6.1 任务规划可行性实验81-85
• 6.6.2 任务规划性能对比实验85-86
• 6.6.3 任务规划作战效能实验86-89
• 6.7 本章小结89-90
• 第七章 总结与展望90-92
• 7.1 总结90-91
• 7.2 展望91-92
• 参考文献92-97
• 致谢97-99
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文专利99

【参考文献】

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本文编号：988393