【摘要】：多無人機(jī)由于具有可協(xié)調(diào)性好、容錯(cuò)率高的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化作戰(zhàn)任務(wù)中。在執(zhí)行任務(wù)時(shí),多無人機(jī)路徑規(guī)劃的同時(shí)如何確保彼此間通信安全的問題日益凸顯。本文基于該問題展開了研究,主要如下:(1)在協(xié)同控制方面,從多無人機(jī)的群聚以及避障兩方面進(jìn)行了研究。針對無人機(jī)群組在蜂擁過程中部分結(jié)點(diǎn)收斂速度慢的問題,提出了群聚算法,通過加入飛行控制因子使其快速收斂。實(shí)驗(yàn)證明該算法可以快速、平滑及穩(wěn)定地完成群組蜂擁。在此基礎(chǔ)上,針對避障過程中多無人機(jī)間通信鏈路少的問題,提出了群聚避障算法,該算法能夠找出與群組無通信鏈路的節(jié)點(diǎn),并使其向虛擬領(lǐng)導(dǎo)者靠攏,從而增加通信鏈路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,給出的群聚避障算法可以使無人機(jī)群組的通信鏈路平均增加40條。(2)在安全通信方面,提出了層式虛擬通信圓環(huán)策略。針對無人機(jī)群組通信過程中存在不安全區(qū)域的問題。設(shè)計(jì)分層算法來找到群組邊界節(jié)點(diǎn);然后進(jìn)一步減小邊界節(jié)點(diǎn)的通信范圍,從而達(dá)到減小不安全區(qū)域的目的;并設(shè)計(jì)移動(dòng)算法使邊界節(jié)點(diǎn)向群組靠近,進(jìn)而完成有效通信。通過多組實(shí)驗(yàn)證明了該策略的有效性。(3)在路徑規(guī)劃方面,將Q-learning算法與Dijkstra算法相結(jié)合進(jìn)行了路徑規(guī)劃研究。首先采用柵格法構(gòu)建地圖,從而生成含有地圖信息的reward值矩陣;然后利用Q-learning算法對reward值矩陣進(jìn)行計(jì)算,獲得權(quán)值矩陣;最后根據(jù)實(shí)際狀況,限定無人機(jī)的飛行方向,采用Dijkstra算法進(jìn)行最短路徑的尋找。將給出的算法與A*算法在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了對比,結(jié)果顯示給出的算法能在更短的時(shí)間內(nèi)完成路徑規(guī)劃。本文研究了三維空間中基于安全通信的多無人機(jī)的路徑規(guī)劃,為多無人機(jī)在戰(zhàn)場環(huán)境中的飛行模式提供了一種有效的解決方案,對以后的研究做了有益的嘗試。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V279;V249
【圖文】：

圖 1.1 生物群集在多無人機(jī)的作戰(zhàn)環(huán)境中，如果缺乏科學(xué)高效的決策方法與控制策略，無人機(jī)群組很難發(fā)揮協(xié)同的優(yōu)勢。然而，多無人機(jī)飛行需要從協(xié)同控制、安全通信以及路徑規(guī)劃三

α點(diǎn)陣樣例圖

釗淶木嗬虢闃葡嗟齲嗤⑶醫(yī)詰慵浯嬖詒舜說慕換ァＭ?2.1 α點(diǎn)陣樣例圖2.2.2 多無人機(jī)的鄰接結(jié)構(gòu)本文中多無人機(jī)的初始狀態(tài)為無序狀態(tài)，最終狀態(tài)為α點(diǎn)陣，在由無序狀態(tài)收斂到α點(diǎn)陣的過程中，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)如果在彼此的鄰域集合中，則這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行信息交互。在本文中，定義鄰接矩陣來描述群組中個(gè)體之間的鄰接關(guān)系。為了定義鄰接矩陣同時(shí)為了集群行為能夠光滑地進(jìn)行，首先需要定義標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)如下：2( )1 || ||1 || || z zzzz(2.3)這里||·||代表歐幾里得范數(shù)，定義如下：zzzzZZn 22221|| || (2.4)定義 || z ||如下：[1||||1]1||||2z z (2.5)

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6 馬曉平;系統(tǒng)工程學(xué)在無人機(jī)研制中的應(yīng)用[J];航空科學(xué)技術(shù);2003年04期

7 柯邊;“影子200”戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)[J];航天電子對抗;2003年06期

8 溫羨嶠,李英;從美國無人機(jī)的發(fā)展來看無人機(jī)在未來戰(zhàn)爭中的應(yīng)用前景[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2003年05期

9 王永壽;日本無人機(jī)的研究開發(fā)現(xiàn)狀與動(dòng)向[J];飛航導(dǎo)彈;2003年08期

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3 黃愛鳳;鄧克緒;;民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[A];第九屆長三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

4 劉長亮;;無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣道開度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2009年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第三分冊）[C];2009年

5 丁霖;;無人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面淺析[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2010年

6 劉澤坤;呂繼淮;;艦載無人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性[A];人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)立20周年紀(jì)念大會(huì)暨第五屆全國人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

7 葉烽;宋祖勛;;無人機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性測試研究[A];第十四屆全國電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 易當(dāng)祥;呂國志;沈玲玲;;多級路況下車載無人機(jī)疲勞載荷仿真[A];第十二屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

9 錢正祥;金繼才;楊鷺怡;;未來局部戰(zhàn)爭中反無人機(jī)作戰(zhàn)對策研究[A];探索創(chuàng)新交流－－中國航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2004年

10 高鵬騏;晏磊;趙紅穎;何定洲;;無人機(jī)遙感控制平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十五屆全國遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2005年

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5 祖茜楓;“綜合者”：攜帶小導(dǎo)彈的小無人機(jī)[N];中國國防報(bào);2008年

6 王磊;印度期望打造強(qiáng)大無人機(jī)部隊(duì)[N];學(xué)習(xí)時(shí)報(bào);2009年

7 李荔;無人機(jī)“俯瞰”黃河災(zāi)情[N];北京科技報(bào);2011年

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10 司古;美無人機(jī)遭神秘病毒入侵[N];國防時(shí)報(bào);2011年

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2 高九州;無人機(jī)自主著陸控制[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

3 楊永明;無人機(jī)遙感系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取與處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 孫小雷;基于多階段航跡預(yù)測的無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 張艷超;農(nóng)田信息低空遙感中圖像采集與處理的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

6 王剛;一種螺旋槳?jiǎng)恿ε淦降男⌒碗妱?dòng)無尾無人機(jī)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

7 張潮;神經(jīng)智能控制在小型快遞無人機(jī)系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[D];北京科技大學(xué);2017年

8 李辰;面向四旋翼無人機(jī)的非線性控制方法與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2017年

9 徐博;植保無人機(jī)航線規(guī)劃方法研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

10 王國芳;專家知識輔助的強(qiáng)化學(xué)習(xí)研究及其在無人機(jī)路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2017年

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2 劉志花;無人機(jī)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2010年

3 劉愛兵;可變形無人機(jī)設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 易姝姝;無人機(jī)飛行場景及數(shù)據(jù)的可視化仿真與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 張佳璐;無人機(jī)項(xiàng)目綜合評價(jià)研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

6 趙志鴻;某型無人機(jī)雙發(fā)火箭助推發(fā)射動(dòng)力學(xué)建模與仿真研究[D];南京理工大學(xué);2007年

7 李建華;某無人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

8 戴世通;無人機(jī)飛行可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2008年

9 曹攀峰;敵對與非敵對環(huán)境下無人機(jī)群的協(xié)同搜索路徑與策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

10 張錫憲;無人機(jī)測控中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

本文編號：2776933