多无人机航迹规划与目标分配方法研究

发布时间：2021-10-17 08:02

　　随着现代战争环境日益复杂,多无人机（Multiple Unmanned Aerial Vehicles,Multi-UAVs）协同作战逐渐成为无人机在现代战场上的呈现形式。在多无人机协同中,同时集结和目标分配是多无人机系统的两个研究难点。多无人机同时集结是多无人机协同控制方向的重要问题,对于空中加油、火力打击、搜索和跟踪具有重大意义。而多无人机协同目标分配（Multi-UAVs cooperative target assignment,MUCTA）问题是一个复杂多约束的指派优化问题。本文开展了以多无人机同时集结为任务背景的多机航迹规划和面向真实战场环境中的目标分配问题的研究,所做工作如下:（1）针对多无人机同时集结的航迹规划问题,本文设计了一种基于定向A*算法的多无人机同时集结分步策略。首先,提出了一种定向A*算法,将无人机最大俯仰角与偏航角作为A*算法搜索约束,从而缩小节点扩展区域,并通过循环寻优规避“死区”点,进而产生平滑可飞的预规划航迹。其次,论述了补偿航程差的变步长多点搜索、三维盘旋机动、虚拟威胁等分步再规划算法,使得多无人机同时集结于目标点附近。最后,仿真结果表明本文算法能... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外的研究现状及分析
        1.2.1 多无人机航迹规划
        1.2.2 多无人机目标分配
    1.3 本文的内容安排
第2章 航迹规划和目标分配理论基础
    2.1 多无人机航迹规划
        2.1.1 环境模型
        2.1.2 威胁模型
        2.1.3 无人机模型和约束模型
    2.2 多无人机目标分配
        2.2.1 目标分配问题
        2.2.2 目标分配算法
    2.3 本章小结
第3章 基于定向A*算法的多机同时集结分步策略
    3.1 定向A*算法的航迹预规划
        3.1.1 改进的定向A*算法
        3.1.2 循环寻优求解
        3.1.3 算法步骤
    3.2 多机同时集结的航迹再规划
        3.2.1 变步长多点搜索算法
        3.2.2 三维盘旋机动算法
        3.2.3 虚拟威胁算法
    3.3 算法步骤
    3.4 仿真实验与分析
        3.4.1 算法性能仿真
        3.4.2 同时集结分步策略仿真
    3.5 本章小结
第4章 多机协同目标分配建模与遗传算法求解
    4.1 考虑分配次序目标分配建模
    4.2 约束处理策略
    4.3 求解难点
    4.4 MUCTAGA算法
        4.4.1 基因编码设计
        4.4.2 SDR算子
        4.4.3 单行变异算子
        4.4.4 选择算子
    4.5 算法步骤
    4.6 仿真实验与分析
        4.6.1模型及算法验证实验
        4.6.2算子性能实验
        4.6.3参数选择实验
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3441417