基于定向进化算法的无人机航迹规划研究

发布时间：2022-07-13 11:01

　　无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）作为空战中国家军事力量的象征,在守护国家领空安全中将发挥越来越重要的作用。航迹规划作为整个无人机任务规划系统的核心,其地位更加是重中之重。因此,对无人机航迹规划进行深入研究对指导军事行动具有极其重要的应用价值和理论意义。本文依据已有的进化算法在航迹规划应用中的特点,提出了定向进化算法,并针对基于定向进化算法的无人机航迹规划进行了研究。首先,针对无人机避障航迹规划问题,采用函数法构建与地形相适应的威胁场,建立了航迹代价函数,引入旋转坐标系并设计了几种定向进化算子。与已有的进化算法相比较,定向进化算法不仅可以使规划出的航迹成功避开威胁,而且加快了整体航迹的收敛速度及提高了搜索成功率。其次,针对多无人机协同航迹规划问题,建立了多无人机打击敌方目标的航程代价模型、打击收益函数和攻击损耗指标函数。进一步建立了我方多无人机攻击敌方目标的目标函数,规划出基于定向进化算法的多无人机协同最优航迹。最后,研究了突发威胁下的多无人机协同航迹规划问题。根据博弈理论构建了多无人机博弈模型,建立了敌我双方的策略集及支付矩阵,基于纳什均衡理论确定了我方... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 航迹规划常用算法
    1.4 本文的研究内容
    1.5 论文结构安排
第2章 航迹规划理论概述
    2.1 航迹规划的基本理论
        2.1.1 航迹规划的组成
        2.1.2 航迹的表示
        2.1.3 航迹规划的影响因素
    2.2 博弈理论概述
    2.3 本章小结
第3章 基于定向进化算法的无人机避障航迹规划研究
    3.1 航迹建模
        3.1.1 航迹点表示
        3.1.2 代价函数的选取
    3.2 改进评估函数
        3.2.1 目标函数
        3.2.2 约束条件
    3.3 定向进化算法
        3.3.1 进化算子
        3.3.2 算法流程
    3.4 仿真与分析
        3.4.1 作战环境的构建
        3.4.2 仿真对比实验
        3.4.3 仿真结果分析
    3.5 本章小结
第4章 基于定向进化算法的多无人机协同航迹规划研究
    4.1 模型的建立
        4.1.1 航程代价
        4.1.2 打击收益和攻击损耗函数
        4.1.3 目标函数的建立
    4.2 协同约束条件
    4.3 协同航迹规划步骤
    4.4 仿真与分析
    4.5 本章小结
第5章 突发威胁下的多无人机协同航迹规划研究
    5.1 突发威胁模型的建立
    5.2 多无人机博弈模型的建立
        5.2.1 敌方攻击我方的目标函数
        5.2.2 策略集与支付矩阵的建立
        5.2.3 博弈策略的纳什均衡
    5.3 突发威胁下航迹规划
        5.3.1 快速搜索方法
        5.3.2 规避突发威胁的仿真效果
        5.3.3 突发威胁下协同航迹规划步骤
    5.4 仿真与分析
    5.5 本章小结
结论
附录 部分航迹规划算法程序
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文



本文编号：3659923