【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)無(wú)人機(jī)的任務(wù)要求越來(lái)越高,由于單架無(wú)人機(jī)固有的性能約束,多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)越來(lái)越受到關(guān)注,而作為協(xié)同編隊(duì)的前提,多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)集結(jié)一直是人們的重點(diǎn)研究對(duì)象。本文對(duì)多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)集結(jié)問(wèn)題進(jìn)行了分析,針對(duì)其中的航跡規(guī)劃、時(shí)間協(xié)同、實(shí)時(shí)避障和路徑實(shí)時(shí)調(diào)整問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方案。針對(duì)航跡規(guī)劃問(wèn)題,提出了適用于該問(wèn)題的改進(jìn)的元胞遺傳算法—基于人才引進(jìn)策略的元胞遺傳算法,詳細(xì)介紹了該算法的改進(jìn)思路和算法步驟,對(duì)該優(yōu)化算法的性能進(jìn)行了測(cè)試與分析,證明了算法的有效性。隨后給出了基于該算法的無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃詳細(xì)步驟,對(duì)其中的初始航跡的生成、目標(biāo)函數(shù)的設(shè)計(jì)、遺傳進(jìn)化過(guò)程(引進(jìn)、選擇、交叉、變異)的具體操作以及生成航跡的平滑處理進(jìn)行了研究。針對(duì)時(shí)間協(xié)同航跡規(guī)劃,設(shè)計(jì)了2種協(xié)同航跡規(guī)劃方案。其中,備選航跡協(xié)同方案在規(guī)劃可行時(shí)能夠保證協(xié)同航跡的總代價(jià)值最小,二次規(guī)劃協(xié)同方案使各無(wú)人機(jī)間的航程和飛行速度基本一致。針對(duì)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的速度調(diào)整,給出了在線協(xié)同速度調(diào)整策略,并進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)無(wú)法建立通信時(shí)的離線輔助速度調(diào)整方案。針對(duì)實(shí)時(shí)避障問(wèn)題,提出了基于邏輯回歸(LR)曲線的實(shí)時(shí)避障策略。根據(jù)LR曲線的平滑性和形狀可調(diào)性,證明了其作為避障曲線的可行性,給出了曲線參數(shù)的選取條件,設(shè)計(jì)了多種情況下的LR曲線生成方法。針對(duì)速度調(diào)整策略受限下的實(shí)時(shí)路徑調(diào)整問(wèn)題,給出了多段圓弧路徑調(diào)整方案,該方案在進(jìn)一步保證時(shí)間協(xié)同性的基礎(chǔ)上保證了速度的協(xié)同性。隨后,對(duì)應(yīng)于該方案的多段圓弧路徑,設(shè)計(jì)了便于圓弧跟蹤的時(shí)變向量場(chǎng)導(dǎo)引方案,給出了向量場(chǎng)構(gòu)建方法并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了證明。最后,本文進(jìn)行了基于多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)集結(jié)的仿真試驗(yàn),驗(yàn)證了本文針對(duì)各項(xiàng)待優(yōu)化問(wèn)題所提出的優(yōu)化方案的可行性和有效性。
【圖文】：

圖 3.1 元胞自動(dòng)機(jī)基本構(gòu)成圖空間間是構(gòu)成元胞自動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)模型的維數(shù)不定，可以根據(jù)需要進(jìn)體的研究當(dāng)中，為了減小問(wèn)題復(fù)雜度，通常采用二維元胞空間結(jié)構(gòu)，常的三種結(jié)構(gòu)模型[69] 三角形網(wǎng)格 （b）四邊形網(wǎng)格 （c）六邊形圖 3.2 二維元胞空間結(jié)構(gòu)胞空間結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中各有優(yōu)缺點(diǎn)[70]

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文13圖 3.1 元胞自動(dòng)機(jī)基本構(gòu)成圖3.2.2 元胞空間元胞空間是構(gòu)成元胞自動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)模型的維數(shù)不定，可以根據(jù)需要進(jìn)行任意進(jìn)行劃分 在具體的研究當(dāng)中，為了減小問(wèn)題復(fù)雜度，通常采用二維元胞空間結(jié)構(gòu)，常用結(jié)構(gòu)有如圖 3.2 所示的三種結(jié)構(gòu)模型[69] （a）三角形網(wǎng)格 （b）四邊形網(wǎng)格 （c）六邊形網(wǎng)格圖 3.2 二維元胞空間結(jié)構(gòu)三種元胞空間結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中各有優(yōu)缺點(diǎn)[70] 在三角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，元胞單元的邊界線只有三條，以至于其鄰居數(shù)目會(huì)相對(duì)較少，在解決某些問(wèn)題時(shí)具有很好的適用性，但在實(shí)際應(yīng)用中需要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示時(shí)，卻需要將其轉(zhuǎn)化為四邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，處理起來(lái)不夠便捷 四邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是方便靈活，可以很方便地在計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行有效的描述與顯示 但是其缺點(diǎn)也很明顯，不能夠完全模擬出各向同性的現(xiàn)象，即對(duì)于空間中某一元胞單元而言，其 上 下 左 右 四個(gè)正方向與其 左上 左下 右上 右下 四個(gè)側(cè)方向的距離是不同的 六邊形網(wǎng)格能夠很好地彌補(bǔ)四邊形網(wǎng)格的缺點(diǎn)，，對(duì)于任意一個(gè)六邊形單元而言，其與相鄰的六個(gè)單元之
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP18;V279;V249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2594854