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第1章 绪论1

1.1 背景和意义1

1.2 无人机的现状与发展5

1.2.1 美国典型无人机5

1.2.2 以色列典型无人机14

1.2.3 俄罗斯典型无人机15

1.2.4 无人机的发展17

1.3 协同控制应用与研究现状19

1.3.1 应用现状19

1.3.2 研究现状21

1.4 本书内容和安排30

第2章 多无人飞行器协同控制系统结构32

2.1 多无人飞行器协同的作战样式32

2.2 多无人飞行器协同的战术特点34

2.2.1 多无人飞行器的战术特点34

2.2.2 多无人飞行器协同的特点35

2.3 多无人飞行器协同控制体系结构36

2.3.1 集中式控制体系结构36

2.3.2 分散式控制体系结构37

2.3.3 分布式控制体系结构38

2.3.4 多级分布式控制体系结构39

2.3.5 基于层次分解的分层控制策略40

2.4 本章小结45

第3章 多无人飞行器战场环境模型46

3.1 战场空间的相关概念46

3.2 威胁源的分类47

3.3 禁飞区分析50

3.4 战场环境模型建立51

3.4.1 雷达威胁场建模51

3.4.2 高炮威胁场建模53

3.4.3 防空导弹威胁场建模55

3.5 本章小结59

第4章 基于混合遗传算法的单无人飞行器航迹规划60

4.1 遗传算法基础60

4.1.1 遗传算法的基本思想60

4.1.2 遗传算法的基本框架61

4.2 混合遗传算法设计63

4.2.1 初始种群的改进64

4.2.2 遗传算子的改进67

4.2.3 与其他优化方法的结合69

4.2.4 性能对比70

4.3 求解多目标多约束优化问题的遗传算法72

4.3.1 遗传算法处理约束的方法72

4.3.2 遗传算法处理多目标的方法73

4.4 初始航迹75

4.4.1 链接图法75

4.4.2 仿真研究76

4.5 遗传算法对初始航迹的优化78

4.5.1 航迹编码78

4.5.2 航迹代价选取79

4.5.3 仿真研究81

4.6 本章小结84

第5章 基于混合遗传算法的多无人飞行器航迹规划85

5.1 多航迹规划85

5.1.1 多航迹规划问题描述85

5.1.2 多航迹规划的关键87

5.2 单目标航迹规划87

5.2.1 基于遗传算法的单目标协同航迹规划87

5.2.2 仿真研究89

5.3 多目标协同航迹规划92

5.3.1 基于遗传算法的多目标协同航迹规划92

5.3.2 仿真研究93

5.4 本章小结95

第6章 多无人飞行器分配优化96

6.1 引言96

6.2 多目标优化方法96

6.3 协同目标分配优化97

6.3.1 目标分配原则98

6.3.2 协同目标分配的数学模型99

6.3.3 基于匈牙利算法的平衡指派算法100

6.3.4 基于改进匈牙利算法的非平衡指派算法102

6.4 协同火力分配优化104

6.4.1 无人飞行器火力分配优化模型的建立与求解104

6.4.2 无人飞行器火力分配优化问题实例107

6.4.3 火力分配优化的结论109

6.5 本章小结109

第7章 威胁环境下多无人飞行器协同航迹规划111

7.1 引言111

7.2 基于扩展Voronoi图的多飞行器协同航迹规划算法112

7.2.1 多飞行器协同航迹规划的特点和航迹约束条件112

7.2.2 Voronoi图的性质及生成方法115

7.2.3 威胁环境下扩展Voronoi图的建立119

7.2.4 初始航迹的产生122

7.2.5 航迹动态优化处理129

7.2.6 航迹代价的协同分配133

7.3 多飞行器协同航迹规划实验与分析134

7.3.1 4枚导弹攻击4个目标的实验与分析135

7.3.2 6枚导弹攻击6个目标的实验与分析137

7.3.3 9枚导弹攻击9个目标的实验与分析138

7.3.4 不同威胁环境下仿真时间的比较与分析140

7.3.5 导弹数量与目标数量不一致的实验与分析142

7.3.6 威胁突然变化和目标突然变化的实验与分析143

7.4 三种协同航迹规划算法的比较147

7.4.1 基于栅格法的协同航迹规划147

7.4.2 基于可视图法的协同航迹规划149

7.4.3 三种算法的比较150

7.5 本章小结153

第8章 具有时间约束的多无人飞行器协同航迹控制154

8.1 引言154

8.2 多飞行器协同航迹控制问题155

8.3 多级分布式协同控制在协同时间中的应用157

8.3.1 协同时间与协同控制结构157

8.3.2 协同变量与协同函数159

8.3.3 在协同时间问题中的应用161

8.4 威胁环境下具有时间约束的动态航迹规划算法165

8.4.1 航迹切换段165

8.4.2 动态航迹控制段166

8.4.3 基于扩展Voronoi图的动态航迹规划170

8.4.4 仿真结果与分析170

8.5 本章小结174

第9章 多无人飞行器编队控制175

9.1 编队结构问题研究175

9.1.1 编队控制对无人机的性能要求175

9.1.2 改进的领机僚机编队模式176

9.1.3 无人机编队协同优化组织结构179

9.2 编队保持控制器设计180

9.2.1 基本编队飞行控制模型的建立181

9.2.2 基于相对误差的三维编队控制器设计182

9.2.3 仿真结果与分析188

9.3 编队避障问题研究190

9.3.1 编队变形避障190

9.3.2 编队变换避障191

9.4 本章小结192

参考文献193