基于马尔科夫移动目标的无人机最优搜索策略研究

发布时间：2023-03-16 07:53

　　如今,科技的力量渗透在各行各业。作为一股新的科技力量,无人机在各行各业的应用前景备受关注。其中无人机在军事目标搜索系统中搜索与营救应用已经得到世界各国的重视。航迹规划是无人机应用于目标搜索系统中必须考虑的重要问题。无人机目标搜索系统的航迹规划包括两大类,即静止目标搜索系统航迹规划以及运动目标搜索系统航迹规划。当前,对于无人机静止目标搜索系统航迹规划的研究成果比较成熟,已经广泛应用于实际问题。但对于运动目标搜索系统航迹规划的研究工作相对较少。目前,对于运动目标搜索系统航迹规划问题的研究方向主要集中在对搜索算法本身的设计与应用上,而对搜索过程中目标的运动规律问题缺少严格的数学定义。针对这个现象,本篇论文首先从概率论的角度研究本文的搜索对象-有限位置马尔科夫移动目标的运动规律,给出目标的概率模型。然后,在无人机搜索系统航迹规划现有研究成果的基础上,研究无人机对于马尔科夫移动目标的最优搜索问题。利用马尔科夫决策过程理论(Markov Decision Process,MDP)建立了单无人机和多无人机对单个马尔科夫移动目标的搜索问题模型,并对MDP模型中传统的策略迭代算法进行了改进和优化,使得无...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 论文的主要研究工作简介
    1.3 论文的组织结构安排
    参考文献
第二章 无人机目标搜索系统航迹规划相关算法理论
    2.1 引言
    2.2 无人机目标搜索系统航迹规划综述
    2.3 无人机目标搜索系统环境建模方法
        2.3.1 Voronoi图环境模型
        2.3.2 栅格环境模型
        2.3.3 拓扑模型
    2.4 搜索系统路径规划经典算法
        2.4.1 随机算法
        2.4.2 A^*算法
        2.4.3 扫描算法
        2.4.4 贪婪算法
    参考文献
第三章 有限位置马尔科夫移动目标模型
    3.1 引言
    3.2 马尔科夫链
        3.2.1 马尔科夫链定义
        3.2.2 转移概率矩阵
        3.2.3 马尔科夫链的普遍性
        3.2.4 马尔科夫链模型的应用现状
    3.3 马尔科夫移动目标模型
        3.3.1 马尔科夫移动目标区域模型
        3.3.2 马尔科夫移动目标转移概率模型
        3.3.3 马尔科夫移动目标概率分布仿真与分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 基于MDP单无人机移动目标最优搜索航迹规划
    4.1 引言
    4.2 马尔科夫决策过程
        4.2.1 马尔科夫决策过程模型
        4.2.2 准则函数
        4.2.3 搜索策略
    4.3 基于MDP模型改进策略迭代算法的单无人机搜索系统航迹规划
        4.3.1 搜索环境建模
        4.3.2 报酬函数与转移概率函数设计
        4.3.3 改进的策略迭代理论框架
    4.4 基于MDP模型的单无人机搜索系统航迹规划仿真实验与分析
        4.4.1 算法流程
        4.4.2 仿真实验
    4.5 本章小结
第五章 基于MDP多无人机移动目标最优搜索航迹规划
    5.1 引言
    5.2 基于MDP多无人机移动目标最优搜索航迹规划逻辑框架
        5.2.1 多无人机协同任务分配
        5.2.2 多无人机信息整合
        5.2.3 路径冲突协调策略
        5.2.4 搜索代价函数
    5.3 基于MDP模型的多无人机协同搜索航迹规划仿真实验与分析
        5.3.1 算法流程
        5.3.2 仿真实验与分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 下一步研究方向
致谢



本文编号：3762959