威胁联网下多无人机协同任务规划研究

发布时间：2017-10-08 00:03

  本文关键词：威胁联网下多无人机协同任务规划研究

  更多相关文章： 威胁联网 无人作战飞机 协同攻击 一致性控制算法 欺骗干扰 最优控制

【摘要】：随着现代信息技术的不断发展,使得作战方式逐步由平台作战扩展到一体化、网络化作战,这种作战模式下的现代防空系统已经实现互通互联、资源共享,形成了一个高度融合的一体化作战体系,即所谓的威胁联网。在此条件下,单架无人机平台的作战效能是极为有限的,多架无人机相互协作,共同执行任务才能更好地发挥其作战能力。因此,针对威胁联网的作战特性,研究与其针锋相对的多无人机任务规划方法就显得极为重要。首先,研究了威胁联网的基本作战原理和作战特性,在此基础上分析了威胁联网的抗干扰、抗反辐射导弹攻击特性,为威胁联网下多无人机的作战运用提供了理论依据。分析了威胁联网的信息交互机制,进而建立组网探测概率模型和协同杀伤概率模型,最终建立威胁联网下无人机突防概率模型。然后,研究了多机协同突防与攻击任务规划方法,以应对威胁联网的抗反辐射导弹攻击特性。针对多机协同攻击问题,建立了基于机间局部信息交换的分布式控制结构,设计了结合航迹规划与轨迹控制的策略来实现同时到达。结合现有多种算法的优点设计了新的一致性算法,既能灵活地控制无人机的运动,又能快速地实现无人机的任务协同。其次,研究了多机协同电子欺骗干扰任务规划方法,以应对威胁联网的抗干扰特性。分析了威胁联网对欺骗干扰的影响,设计了结合航迹欺骗和噪声压制的复合干扰方法,研究了其中的技术原理,并进一步分析了复合干扰下的耦合关系,建立协同欺骗干扰最优控制模型。最后,通过设置多组仿真验证了本文多机协同攻击算法的有效性,在有突发威胁的情况下,本文算法也能实现多机同时到达执行协同攻击任务。设置了单机欺骗单部雷达和多机欺骗多部雷达的不同情形,验证了本文多机协同欺骗干扰算法的有效性。
【关键词】：威胁联网 无人作战飞机 协同攻击 一致性控制算法 欺骗干扰 最优控制
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 威胁联网研究现状10-11
• 1.2.2 多无人机协同控制研究现状11-13
• 1.3 论文的研究内容以及创新点13-15
• 1.3.1 论文主要研究内容13-14
• 1.3.2 论文创新点14-15
• 1.4 论文的组织结构15-17
• 第二章 威胁联网分析与数学建模17-31
• 2.1 威胁联网的体系架构17-22
• 2.1.1 威胁联网系统概述17-18
• 2.1.2 威胁联网的指挥控制体系结构18-19
• 2.1.3 威胁联网的数据融合结构19-22
• 2.2 威胁联网的作战原理与特性22-24
• 2.2.1 威胁联网的防空对抗过程22-23
• 2.2.2 威胁联网的作战特性23-24
• 2.3 威胁联网的数学模型24-29
• 2.3.1 威胁联网的信息交互模型24-26
• 2.3.2 防空雷达组网探测模型26-27
• 2.3.3 防空导弹协同杀伤模型27-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 多机协同突防与攻击31-49
• 3.1 多无人机协同攻击问题31-36
• 3.1.1 多机协同攻击问题描述31-32
• 3.1.2 无人机运动模型32-33
• 3.1.3 无人机RCS模型33-34
• 3.1.4 武器可发射区模型34-36
• 3.2 分布式求解方法36-39
• 3.2.1 多机网络通信关系模型36-37
• 3.2.2 分布式控制结构37-39
• 3.3 航迹规划算法39-41
• 3.3.1 代价函数设计39-40
• 3.3.2 算法流程设计40-41
• 3.4 一致性控制算法41-46
• 3.4.1 基本一致性控制算法42-43
• 3.4.2 有虚拟Leader的一致性控制算法43-44
• 3.4.3 带参快速一致性控制算法44-45
• 3.4.4 带状态观测器的一致性控制算法45-46
• 3.5 分布式求解步骤46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 多机协同电子欺骗干扰49-67
• 4.1 航迹欺骗概述49-51
• 4.1.1 假目标航迹欺骗的优势49-50
• 4.1.2 航迹欺骗的技术要求50-51
• 4.1.3 威胁联网对航迹欺骗的影响51
• 4.2 协同欺骗干扰的技术原理51-55
• 4.2.1 脉冲雷达的测距原理51-52
• 4.2.2 距离延迟技术52-53
• 4.2.3 噪声压制干扰53-54
• 4.2.4 基于航迹欺骗的复合干扰原理54-55
• 4.3 协同欺骗干扰的数学模型55-64
• 4.3.1 单机欺骗单部雷达55-58
• 4.3.2 多机协同欺骗多部雷达58-59
• 4.3.3 小型干扰机复合压制干扰59-61
• 4.3.4 最优控制问题模型61-63
• 4.3.5 梯度法求解步骤63-64
• 4.4 本章小结64-67
• 第五章 仿真与分析67-79
• 5.1 多机协同攻击仿真实验67-75
• 5.1.1 仿真参数设置67-68
• 5.1.2 航迹规划仿真结果68-69
• 5.1.3 轨迹控制仿真结果69-75
• 5.2 多机协同欺骗干扰仿真实验75-79
• 5.2.1 仿真参数设置75
• 5.2.2 单机欺骗单机压制仿真结果75-77
• 5.2.3 多机协同复合干扰仿真结果77-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 全文总结79-80
• 6.2 工作展望80-81
• 参考文献81-85
• 发表论文和参加科研情况说明85-87
• 致谢87-88

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