基于方向信息的无人机群编队控制算法北大核心

针对无人机群的速度跟踪编队控制设计了基于方向信息的控制策略,其中无人机的控制器设计只依赖于临近无人机的相对方向,从而可以应用于无人机群通信受阻的情况。通过设计基于方向信息的比例积分控制器完成了无人机群编队系统的速度跟踪问题,控制器的稳定性分析采用了基本Lyapunov函数的方法,与基于优化策略和持续激励方法相比更利于控制策略扩展应用到更加复杂的情形中。最后,分别通过定点和速度跟踪编队控制仿真实验,验证了控制方法的有效性。     

多无人机编队协同控制软件平台设计与仿真

在战场环境瞬息万变、作战任务日益复杂的现代战争中,多架无人机编队协同完成复杂的作战任务已成为一种趋势。多无人机编队控制及重构是多无人机系统的核心内容和关键技术。基于微粒群算法、蚁群算法研究了多无人机编队控制及重构、航线规划及重规划问题,特别是在解决编队重构问题时,提出一种多样性微粒群算法。设计了多无人机编队飞行协同控制平台,仿真结果表明,标准微粒群算法、蚁群算法等智能算法可以较好解决编队控制、编队重构和航线规划问题,多样性微粒群算法具有更强的全局寻优能力。     

改进博弈论的舰载无人机编队协同对海突击目标分配

目标分配问题是UAV自主控制的重要问题。针对舰载无人机编队协同对海突击目标分配问题,首先建立了基于离散动态贝叶斯网络的目标价值评估模型,在此基础上构建了舰载无人机编队的益损值矩阵,设计了舰载无人机编队协同对海突击目标分配的决策函数,提出了一种基于改进博弈论的目标分配方法,为4种不同约束条件下的目标分配问题分别设计了算法。最后对所建立的目标价值评估模型和改进博弈论的目标分配算法进行了实例仿真,仿真结果表明了模型和算法的可行性和有效性。     

分布式多无人机编队控制与博弈算法研究

针对多无人机的任意队形编队控制问题,将博弈论引入分布式控制问题中,提出一种基于博弈的分布式控制算法。该算法将梯度下降和一致性方法结合,将多无人机编队问题转化为分布式博弈问题。通过一致性方法,系统内每个无人机个体都可以对其他个体的位置进行有效估计。利用梯度下降实现纳什均衡点的求解从而实现理想编队。在提出的分布式控制算法下,个体无人机无需全局信息,只需交换邻居个体的信息就可实现多无人机的任意编队。将算法应用到多旋翼无人机系统中,仿真结果表明了分布式算法有效性。     

基于微分几何与李群的无人机编队会合方法

在领航-跟随编队模式下,设计了一种基于追缉策略的无人机编队会合方法。首先,基于微分几何曲线论和弗雷涅-塞雷标架建立了无人机非解耦三维运动模型,其中将曲率和挠率作为控制量;结合该模型给出了无人机三维编队会合问题的数学描述,它将导弹制导问题中的终端落角约束映射为编队会合问题中僚机的航迹倾角约束,同时引入额外的航迹方位角约束;然后使用特殊正交群的元素来度量长僚机方向偏差,并通过局部坐标映射将其映射为对应李代数空间中的旋量;接着,基于该旋量设计了编队会合几何导引律,并给出相应的曲率和挠率控制指令;最后,分别在长机稳定平飞和转弯机动条件下进行了多机编队会合数字仿真实验,仿真结果显示僚机能够有效地跟踪长机航向并收敛至指定位形,说明了方法的有效性。     

一种面向无人机登岛作战的自主决策机制研究

基于预案辅助决策的无人机登岛作战过程模拟,探索的一个重要问题就是无人机编队如何根据所处作战态势的变化,以及自身的当前状态来自主推理或修正,判断下一步所要采取的动作,以此达到自主决策的目的。立足于OODA环作战理论,通过对LR有限状态机进行适当改进,对无人机登岛作战实现了基于预案规则的行为过程建模,分析了无人机登岛作战行为模型的各个状态及触发事件与不同状态之间转换的关系,为登岛作战中无人机编队自主决策提供一定参考。     

基于改进人工势能的无人机编队与避障

针对多无人机V字型编队和躲避障碍物的问题,在传统人工势能的基础上结合距离约束和视线角约束,提出了领航法和改进人工势能相结合的编队方法。并通过将目标和障碍物信息融入势能函数设计的方法实现追踪目标和躲避障碍物。选择一架无人机为领导者并以其和目标为中心设计虚拟人工势场,使无人机形成V字型编队并以一定的距离和视线角追踪机动目标;以障碍物为中心构建虚拟的排斥力场,同时在编队的势能函数中引入障碍物位置信息反馈,使编队能够随着环境变化而自适应改变,主动躲避障碍;最后通过仿真实验验证了提出的算法。     

高空长航时无人机编队协同侦察任务规划

针对高空长航时无人机侦察任务规划特点,分析了高空长航时无人机执行侦察任务过程中的飞行航线约束和通信条件约束,以最小化无人机总飞行航程和最终编队飞行时间为优化目标,建立无人机编队协同侦察任务规划问题模型。同以往的通用侦察任务模型相比,该模型突出考虑了高空长航时无人机执行侦察任务过程的特点。以基本粒子群算法为基础,通过粒子群离散化和结合遗传算法进行改进,使其适用于求解复杂组合优化问题。仿真结果验证了算法求解复杂任务规划问题的有效性。     

无人机集群协同控制技术综述

协同控制技术作为多智能体分工合作完成任务的关键核心技术,能解决无人机集群编队、队形重构和避障避碰等问题,是无人机集群正常运作的基础。针对近几年国内外无人机集群协同控制技术的发展历程,概述3种控制结构原理及其优缺点;分析了基于3种控制结构的编队控制方法及其优缺点;从无人机集群协同编队控制技术出发,分析基于编队控制的避障方法;指出了现阶段无人机集群协同控制技术面临的瓶颈问题,并对协同控制技术的未来发展方向进行了展望,为无人机集群编队控制和避障方法研究提供一定的借鉴。     

基于高斯数据增广的小样本数据无人机编队类型抗扰识别

近年来,随着无人机的应用越来越广泛,对无人机编队类型进行准确识别具有重要意义。基于此,对小样本数据下无人机编队类型识别问题进行了研究。首先,对目前常用的各种无人机编队类型识别方法进行了介绍,针对小样本数据无人机编队类型抗扰识别面临的主要问题进行了分析;其次,对所提方法涉及的理论背景进行了研究;然后,对所提无人机编队类型抗扰识别算法进行了详细阐述;最后以带有噪声的菱形无人机编队的位置坐标作为输入数据,使用所提方法进行仿真实验,仿真实验结果表明,以参数均方误差作为队形识别的准确度指标,所提方法可将均方误差由45.1降低至0.46,显著提高了无人机机群特征聚类的精度与鲁棒性,证明了所提方法在小样本数据无人机编队类型抗扰识别问题上的有效性。     

基于神经网络自适应PID的无人机编队避障飞行控制研究

针对无人机编队避障飞行控制难题,研究了无人机编队避障航迹规划与智能控制技术.首先,提出一种基于改进人工势场法的无人机编队航迹规划算法,利用改进势场函数和引入"随机波动"法等手段,解决了传统人工势场法用于无人机编队航迹规划时遇到的无法到达目标点以及局部最小值问题,并提升了传统算法航迹规划的快速性和鲁棒性.其次,设计了一种...     

三架固定翼无人机协同编队飞行避障策略

针对无人机编队执行空战任务过程中存在无人机之间以及无人机与障碍物发生碰撞的问题,提出单向网络连接结构的多无人机避障算法和基于人工势场的控制方法,同时应用于无人机编队避障控制。以三架无人机构成的正三角形编队作为控制体,同时以长机的运动轨迹作为期望路径,长机提供僚机飞行信息,僚机接受信息保持编队飞行。多无人机编队发现障碍物到避障完成的过程包括编队集结、松散队形、最终恢复集结正三角形编队。仿真实验结果表明,所提避障控制策略能够确保编队收敛于期望的队形和稳定飞行状态。     

航母编队反无人机蜂群作战能力需求分析

航母编队作为高价值目标势必会成为无人机蜂群攻击的重点,反无人机蜂群作战的重要性和必要性不断凸显。针对航母编队面临的无人机蜂群威胁特点,结合武器装备和战术战法实际,分析航母编队现阶段反无人机蜂群作战能力,进而提出未来航母编队反无人机蜂群作战能力需求,为航母编队反无人机蜂群作战方案拟制以及未来航母编队防空武器发展提供理论依据。     

基于人工势场法的多机编队重构防撞控制

针对多机编队在队形变换过程中存在的机间碰撞问题展开研究。首先基于人工势场法提出一种有界斥力函数的设计方法;同时为避免同平面内队形变换导致的航迹交叉现象出现,设计了队形变换协调策略,有效解决了人工势场法容易陷入局部极值点的问题。其次,通过引入时变权重系数协调防撞控制量和一致性控制量,设计了机间防撞控制协议,在提升队形变换速度的同时确保无人机之间的距离始终大于安全距离。最后,通过数值仿真实例验证了所提编队防撞控制方法和队形变换协调策略的有效性,不仅显著提升了协同编队的安全性,还能够支撑未来大规模多无人机系统协同编队。     

固定翼无人机群的集群和避障控制

针对传统的集群控制算法需要获取通信范围内相邻质点的位置和速度信息才能够计算控制量的问题,提出一种新的无须获得相邻无人机速度的六自由度固定翼无人机群的集群和避障控制方法。将通信范围内的无人机均视为障碍物,采用统一的计算方法获得控制量,并且证明了算法的稳定性。通过建立六自由度无人机线性化控制模型,将改进的质点集群算法应用于无人机群控制系统中,将无人机控制设计成六自由度无人机的跟踪回路和质点无人机的导引回路,并证明通过选取合适的跟踪回路控制参数,确保整个无人机集群控制是稳定的。通过六自由度无人机编队仿真验证了所提算法的有效性。     

掩护突防中雷达干扰无人机最优配置方法

雷达干扰无人机在掩护空中编队突防的过程中,不同的干扰波束指向和空间配置会使得雷达网的探测性能发生变化。在分析无人机噪声干扰条件下雷达网探测概率模型的基础上,提出了以雷达网探测概率为目标函数的无人机空间配置与功率分配优化模型,给出了利用粒子群算法求解该优化问题的实现方案,最后通过仿真试验,验证了该方法的合理性。     

基于自适应积分滑模的无人机编队控制器设计

针对一类受有界干扰影响的无人机编队系统控制器设计问题,基于自适应积分滑模控制框架,提出了一种新型的无人机编队控制器设计方法.通过引入自适应律对扰动上界进行估计,并在控制器中消除了扰动的影响,通过Lyapnov方法对所提出闭环系统的稳定性进行了仿真及分析.仿真结果表明,本文所提出的控制器在保证系统具有一定鲁棒性的前提下完...     

两栖作战舰机协同防空指挥协同网与指挥关系网

为了解决提高航母编队防空作战效能的问题,运用决策树方法分析航母编队防空作战指挥网是一种新方法。先分析航母编队的指挥机构,分析决策群指、作战平台与任务之间的关系。描述了编队协同网和编队指挥关系网,建立了编队指挥关系网的数学模型,采用决策树方法求解该数学模型,给出了编队指挥关系网的设计算法,通过实例分析了算法的计算过程,对结果进行输出。结论:预警机与远程巡逻机战术群是指挥关系网的最高决策点。这些工作为设计和优化航母编队舰机协同防空作战指挥网提供了一定的理论基础。     

无人机集群作战概念及关键技术分析

无人机集群作战正在从概念走向雏形.文章总结了国外无人机集群作战概念的发展,分析了无人机集群作战的主要关键技术,包括大规模无人机管理与控制、多无人机自主编队飞行、集群感知与态势共享、集群突防与攻击、集群作战任务控制站等技术,并展望了未来无人机集群协同搜索、协同干扰、协同攻击、协同察/打、集群对抗等作战应用.     

无人机编队内快速协同目标分配的时序约束

协同分配的高效性和目标攻击的时序性是解决无人机编队内协同目标分配的关键技术之一.提出了基于时序约束的无人机编队内快速协同目标分配方法,在采用满意决策理论的快速目标分配框架下,引入了判断时序关系是否满足的约束条件和评价时序关系满足程度优劣的编队效能指标,不仅实现了编队目标的攻击时序要求,而且体现了攻击时序关系与编队效能的...