学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多UCAV攻击多目标任务与航迹实时规划研究

作　者: 赵启程
导　师: 袁锁中
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 任务分配航迹规划合同网快速扫描随机树无人战斗机任务协调分布式控制
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 143次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

无人战斗机(Unmanned Combat Aerial Vehicle,UCAV)多机协同攻击多目标将成为未来战争的一种重要模式,多UCAV协同攻击多目标中的目标分配和航迹生成是多UCAV协同作战的关键技术。在动态环境条件下,本文将多UCAV任务分配和航迹规划作为研究对象,对多UCAV协同任务控制中基于协商的分布式任务分配、任务协调技术和航迹实时规划开展研究。首先,研究多UCAV任务规划系统的内容和结构,定义多UCAV协同任务控制的相关概念,分析影响多UCAV协同作战效能的因素,进而建立多UCAV协同任务控制问题的数学模型。针对传统合同网(Contract Net Protocols,CNP)协商效率低的不足,扩展了合同网的交易机制,支持在一次拍卖中并发进行多次交易。采用CNP实现在动态任务分配的基础上,按系统代价最小的原则,对多任务执行过程进行了协商和协作,使得各UCAV的任务协调随作战环境的变化而相应改变。其次,研究一种基于航路点的快速扫描随机树(Waypoint Rapidly-exploring Random Tree,WRRT)的启发式航迹规划方法,针对基于随机采样航路点缺乏确定性的问题,根据CNP算法使系统代价最小的思想,以及RRT算法特性,提出一种改进的具有启发式的WRRT算法。该算法以RRT算法为基础,引入导向估计函数,根据多次随机采样点到任务点的估计代价,选择最优节点加入扩展树,削弱了选取航路点的随机性,使扩展树的生长方式按采样点估价函数值最小,从而有利于朝目标点的方向生长,直到寻找出可规避障碍的最优航迹。最后,给出在动态战场环境条件下,多UCAV攻击多目标任务与航迹实时协同规划控制策略。主要是运用CNP和WRRT相结合的方式,在当前航路点预估的航迹中,以间隔某段时间选取下一航路点,面对已改变的作战环境,在该航路点相应的实现任务与航迹实时协同重规划,以此实现整个系统的在线规划。仿真结果表明将CNP和WRRT相结合的方式,可以在较短的时间里快速实现多UCAV多目标任务与航迹的实时在线规划,实现了其对多目标的任务完成,并具有较好的有效性和稳定性,提高了多UCAV协同作战的效能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-21
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 多UCAV 攻击多目标的任务分配和航迹规划综述及研究现状  13-19
    1.2.1 任务分配概述  14-15
    1.2.2 任务分配的方法  15-17
    1.2.3 航迹规划概述  17-18
    1.2.4 主要的航迹规划方法  18-19
  1.3 本论文的研究主要工作  19-20
  1.4 本论文的组织结构  20-21
第二章多UCAV 协同任务规划系统结构与建模  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 多UCAV 任务规划系统的结构  21-25
    2.2.1 集中式控制系统结构  21-22
    2.2.2 分布式控制系统结构  22-23
    2.2.3 多Agent 系统  23-25
  2.3 多UCAV 协同任务规划建模  25-30
    2.3.1 协同任务规划的约束  25-28
    2.3.2 多UCAV 协同任务控制目标  28-30
  2.4 多UCAV 分布式协同任务控制方案  30-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章基于WRRT 算法的UCAV 航迹实时规划  34-49
  3.1 引言  34
  3.2 航迹规划中的威胁模型  34-37
    3.2.1 雷达威胁  35
    3.2.2 其它威胁  35-37
    3.2.3 威胁计算  37
  3.3 局部动态航迹规划策略  37-40
    3.3.1 改进的障碍物威胁系数计算方法  38
    3.3.2 躲避策略  38-39
    3.3.3 绕行策略  39-40
  3.4 改进的WRRT 算法  40-48
    3.4.1 标准RRT 算法  41-43
    3.4.2 改进的WRRT 算法  43-45
    3.4.3 单UCAV 航迹实时规划  45-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章基于合同网的多UCAV 分布式任务分配与执行协调  49-66
  4.1 引言  49
  4.2 合同网描述  49-53
    4.2.1 合同网基本思想  49-50
    4.2.2 多UCAV 任务分配的合同网特点  50-53
  4.3 多UCAV 任务分配合同网模型  53-58
    4.3.1 买卖合同模型  53-55
    4.3.2 交换合同模型  55-56
    4.3.3 并发机制的合同模型  56-58
  4.4 任务重分配策略  58-61
    4.4.1 任务重分配  58-59
    4.4.2 多阶段决策  59-61
  4.5 多UCAV 任务协调与航迹预估  61-65
    4.5.1 多UCAV 任务协调  61-63
    4.5.2 多UCAV 协同航迹预估  63-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章仿真实验与分析  66-73
  5.1 CNP 实现的简单任务分配  66-67
  5.2 静态环境中任务与航迹规划  67-69
  5.3 动态环境中任务与航迹实时规划  69-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章总结与展望  73-75
  6.1 论文总结  73-74
  6.2 进一步研究方向  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

多UCAV攻击多目标任务与航迹实时规划研究

内容摘要

全文目录

相似论文