包邮多无人机协同智能自主攻击技术

第1章 无人作战飞机协同自主攻击综述 1 1.1 应用背景及研究意义 1 1.2 多UCAV协同自主攻击技术的国内外研究现状 4 1.2.1 轨迹规划技术的国内外研究现状 4 1.2.2 自主攻击技术的国内外研究现状 6 1.2.3 协同作战技术的国内外研究现状 9 1.3 多UCAV协同自主攻击技术的难点 11 1.3.1 四维轨迹规划技术 11 1.3.2 无人作战飞机多轨迹规划问题 11 1.3.3 多无人作战飞机协同目标分配及轨迹规划问题 12 1.3.4 无人作战飞机自主攻击问题 12 1.3.5 无人作战飞机轨迹跟踪控制问题 13 1.4 本书的主要内容和特色 13 第2章 无人作战飞机自主攻击总体方案及建模 15 2.1 无人作战飞机自主攻击关键技术及发展 15 2.1.1 无人作战飞机自主攻击关键技术 15 2.1.2 无人作战飞机自主攻击发展 17 2.2 无人作战飞机自主攻击总体方案 19 2.3 无人作战飞机规划问题建模 20 2.4 UCAV非线性动态模型 20 2.4.1 UCAV刚体运动模型 21 2.4.2 UCAV动力学方程组 21 2.4.3 UCAV运动学方程组 23 2.5 UCAV环境建模 25 2.5.1 重力场模型 25 2.5.2 大气模型 25 2.5.3 控制舵机模型 26 2.6 协同攻击多目标的动态任务分配建模 26 2.6.1 任务分配问题分析 26 2.6.2 协同攻击多目标的任务分配模型 33 2.6.3 动态环境分析 37 2.7 多UCAV协同攻击多目标轨迹规划建模 38 2.7.1 引言 38 2.7.2 改进的分层策略思想 38 2.7.3 轨迹规划层分析 40 2.7.4 多UCAV协同轨迹规划模型 44 2.8 本章小结 46 第3章 基于自适应灰狼优化算法的动态任务分配研究 48 3.1 具有自适应功能的灰狼优化算法 48 3.1.1 灰狼优化算法原理 48 3.1.2 GWO算法的改进策略 51 3.1.3 自适应GWO算法 53 3.2 基于SA-GWO算法的UCAV动态任务分配 53 3.2.1 目标任务序列编码 53 3.2.2 适应度函数设计 54 3.2.3 基于SA-GWO算法的多目标动态任务分配流程 55 3.3 仿真实验及分析 56 3.3.1 仿真环境 56 3.3.2 静态任务分配实验及分析 58 3.3.3 动态任务分配实验及分析 66 3.4 本章小结 74 第4章 基于多种群GWO算法的协同轨迹规划 75 4.1 基于多种群的GWO算法 75 4.1.1 多指标条件下*小值聚类策略 75 4.1.2 多种群并行GWO算法 76 4.2 基于MP-GWO算法的协同轨迹规划 77 4.2.1 协同轨迹变长度编码方式 77 4.2.2 适应度函数的设计 78 4.2.3 轨迹初始化与更新策略 78 4.2.4 基于MP-GWO算法的协同轨迹规划流程 80 4.3 仿真实验及分析 81 4.3.1 仿真环境 81 4.3.2 实验结果分析 82 4.4 本章小结 89 第5章 基于动态任务分配的在线协同轨迹规划 91 5.1 基于分层策略的任务分配-轨迹规划模型 91 5.1.1 基于分层策略的任务分配-轨迹规划模型简介 91 5.1.2 任务分配层 92 5.1.3 协同轨迹规划层 92 5.2 基于动态任务分配的在线协同轨迹规划方法 94 5.2.1 混沌灰狼优化算法 94 5.2.2 编码方式 96 5.2.3 适应度函数设计 97 5.2.4 基于解空间的初始化策略 98 5.2.5 多重启发策略 99 5.2.6 算法描述 100 5.3 仿真实验及分析 101 5.3.1 仿真环境 101 5.3.2 实验结果分析 102 5.4 本章小结 106 第6章 无人作战飞机在线实时四维轨迹规划研究 107 6.1 四维轨迹规划方法研究 108 6.1.1 FISAS算法基本原理 108 6.1.2 考虑多约束条件下的轨迹节点扩展及选取研究 110 6.1.3 算法描述 112 6.1.4 仿真结果与分析 116 6.2 针对突发威胁情况下的在线四维轨迹算法研究 120 6.2.1 模型描述及规划方法 120 6.2.2 仿真结果与分析 121 6.3 针对目标位置改变或运动目标的在线四维轨迹算法 125 6.3.1 模型描述及规划方法 125 6.3.2 仿真结果与分析 128 6.4 针对指令时间发生变化的在线四维轨迹算法 132 6.4.1 模型描述及规划方法 132 6.4.2 仿真结果与分析 134 6.5 本章小结 138 第7章 多无人作战飞机的协同攻击任务分配及多轨迹规划研究 139 7.1 协同多目标攻击的任务分配研究 139 7.1.1 协同多目标攻击的任务分配模型 140 7.1.2 模型的IPSO算法实现及仿真 142 7.1.3 IPSO算法仿真及结论分析 144 7.2 基于进化算法的多轨迹规划方法研究 146 7.2.1 基于进化算法的多轨迹规划原理 147 7.2.2 多轨迹规划仿真结果 148 7.3 本章小结 150 第8章 多无人作战飞机协同多目标攻击的轨迹规划研究 151 8.1 多UCAV协同多目标攻击的轨迹规划算法基本原理 152 8.2 协同轨迹规划的进化算法流程 153 8.3 仿真及结论分析 154 8.4 本章小结 157 第9章 无人作战飞机自主攻击*优攻击轨迹规划技术 158 9.1 UCAV*优攻击轨迹高精度精细模型 158 9.2 复杂动态约束条件 159 9.2.1 飞行包线约束 159 9.2.2 武器投射约束 160 9.2.3 环境约束 160 9.3 *优攻击轨迹求解策略 161 9.3.1 复杂约束下离线决策算法 161 9.3.2 攻击轨迹规划求解框架 162 9.3.3 构建NLP问题 163 9.3.4 基于HP自适应的*优轨迹优化求解策略 164 9.4 复杂约束条件下UCAV高生存率攻击轨迹仿真 166 9.4.1 UCAV高空投弹情形 166 9.4.2 UCAV低空轰炸情形 170 9.5 本章小结 172 第10章 无人作战飞机自主攻击轨迹跟踪一体化控制研究 173 10.1 UCAV自主攻击一体化控制器 173 10.1.1 UCAV自主攻击原理及流程 174 10.1.2 UCAV自主攻击一体化控制器设计思路 174 10.2 基于滑模变结构控制理论的非线性控制方法研究 175 10.2.1 选择合适的滑动模态超平面 176 10.2.2 选择合适的求取控制律 177 10.2.3 UCAV俯仰通道耦合控制器设计 179 10.2.4 UCAV偏航通道耦合控制器设计 179 10.2.5 UCAV横滚通道耦合控制器设计 180 10.2.6 UCAV飞行高度跟踪控制器设计 180 10.3 UCAV轨迹跟踪一体化控制器设计 181 10.3.1 UCAV非线性动态模型的反步控制器设计 181 10.3.2 UCAV自主攻击一体化控制器设计 190 10.3.3 仿真验证 195 10.4 本章小结 198 第11章 多导弹协同攻击自适应动态面融合导引与控制方法 199 11.1 适用于协同饱和攻击的IGC系统模型 200 11.1.1 多导弹协同策略设计 200 11.1.2 适用于协同饱和攻击的IGC系统三通道独立解耦模型 202 11.2 面向协同饱和攻击的鲁棒IGC控制方法 204 11.2.1 基于自适应动态面的鲁棒IGC控制器 204 11.2.2 干扰观测器的设计 206 11.2.3 控制方法稳定性分析 208 11.3 具有落角约束的IGC系统模型 212 11.3.1 多导弹与固定目标的相对运动关系 212 11.3.2 具有落角约束的IGC系统三通道独立解耦模型 213 11.4 面向角度侵彻攻击的鲁棒IGC控制方法 215 11.5 仿真与分析 220 11.5.1 面向协同饱和攻击的IGC控制方法性能 220 11.5.2 面向角度侵彻攻击的IGC控制方法性能 225 11.6 本章小结 228 第12章 无人作战飞机编队协同自主攻击半物理仿真实验系统 229 12.1 模拟器功能 229 12.2 模拟器结构 230 12.2.1 硬件平台 230 12.2.2 软件系统 231 12.3 协同自主攻击仿真实验系统设计 232 12.3.1 协同自主攻击仿真实验系统的功能需求 232 12.3.2 协同自主攻击仿真实验系统软件设计 234 12.4 协同自主攻击全过程仿真实验 236 12.4.1 仿真实验系统软件界面及视景显示 236 12.4.2 全过程仿真结果分析 238 12.5 本章小结 241 参考文献 242