飞行器集群协同航迹规划的工程化方法及应用
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北京东城
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作者张栋 著
出版社科学出版社
ISBN9787030791764
出版时间2024-09
装帧平装
开本其他
定价130元
货号1203393916
上书时间2024-10-15
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目录
目录
第1章 绪论 001
1.1 引言 001
1.2 飞行器集群协同航迹规划技术研究应用现状 002
1.2.1 背景与需求 002
1.2.2 研究与应用现状 003
1.3 智能规划器硬件研究应用现状 007
1.3.1 背景与需求 007
1.3.2 研究与应用现状 007
1.4 大规模集群验证技术研究应用现状 010
1.4.1 背景与需求 010
1.4.2 研究与应用现状 011
1.5 本书内容和安排 013
第2章 飞行器集群协同航迹规划的数学模型 016
2.1 引言 016
2.2 典型任务场景描述 016
2.2.1 协同侦察任务 017
2.2.2 协同打击任务 018
2.2.3 协同突防任务 018
2.3 航迹规划通用数学模型 019
2.4 面向工程应用的典型场景航迹规划模型 020
2.4.1 航迹表示 020
2.4.2 规划空间 021
2.4.3 约束条件 022
2.4.4 规划算法 028
2.4.5 典型任务场景的目标函数和任务约束 029
2.5 本章小结 034
第3章 协同航迹规划的工程化方法 036
3.1 引言 036
3.2 相关概念及定义 036
3.3 二维航迹规划方法 040
3.3.1 Dubins算法 040
3.3.2 二维A*算法 054
3.3.3 二维RRT算法 056
3.4 航迹高度规划方法 058
3.4.1 插值备选航迹点 058
3.4.2 给定策略沉降 058
3.4.3 高度补偿 062
3.4.4 航迹点平滑 063
3.4.5 航迹点优化检测 065
3.5 本章小结 066
第4章 面向打击任务的协同航迹规划方法 067
4.1 引言 067
4.2 打击任务协同航迹规划模型 068
4.2.1 问题描述 068
4.2.2 相关概念及定义 069
4.2.3 飞行器模型 071
4.2.4 目标模型 072
4.2.5 打击任务模型 074
4.2.6 环境模型 076
4.3 打击任务模块航迹规划方法 077
4.3.1 协同打击的五段式方法 077
4.3.2 基于Dubins算法的快速打击方法 081
4.3.3 打击航迹规划时空协同方法 081
4.3.4 飞行器集群打击任务优化方法 087
4.4 仿真与分析 090
4.4.1 单飞行器对单目标打击规划仿真 090
4.4.2 多飞行器对单目标打击规划仿真 092
4.4.3 多飞行器协同对多目标打击规划仿真 095
4.4.4 突发未知目标的动态规划仿真 096
4.5 本章小结 097
第5章 面向侦察任务的协同航迹规划方法 099
5.1 引言 099
5.2 协同侦察任务航迹规划模型 100
5.2.1 问题描述 100
5.2.2 相关概念及定义 101
5.2.3 侦察区域模型 102
5.2.4 侦察视场模型 104
5.2.5 侦察任务模型 106
5.3 协同侦察任务航迹规划工程化方法 109
5.3.1 区域侦察角度优化方法 109
5.3.2 基于扫描线法的侦察航迹生成方法 110
5.3.3 飞行器任务能力的区域侦察飞行器数目优化 112
5.3.4 转弯半径太大情况下的转移路径优化 113
5.3.5 基于改进动态规划算法的转移航迹点优化 116
5.3.6 飞行器集群多次侦察任务的在线规划算法流程 124
5.4 仿真与分析 126
5.4.1 单区域侦察任务仿真 126
5.4.2 多区域侦察任务仿真 128
5.4.3 动态条件下侦察任务仿真 129
5.5 本章小结 131
第6章 其他典型任务的协同航迹规划方法 132
6.1 引言 132
6.2 其他典型任务场景概念描述 132
6.2.1 典型任务应用场景概述 132
6.2.2 相关概念及定义 134
6.3 协同突防任务模型及航迹规划方法 137
6.3.1 协同突防任务建模 137
6.3.2 突防任务航迹规划方法 139
6.3.3 算法流程 145
6.3.4 仿真与分析 147
6.4 协同中继盘旋任务模型及航迹规划方法 149
6.4.1 协同中继盘旋任务建模 149
6.4.2 中继盘旋任务航迹规划方法 155
6.4.3 算法流程 157
6.4.4 仿真与分析 159
6.5 协同必经任务模型及航迹规划方法 161
6.5.1 协同必经任务建模 161
6.5.2 必经任务航迹规划方法 163
6.5.3 算法流程 164
6.5.4 仿真与分析 164
6.6 协同评估任务模型及航迹规划方法 169
6.6.1 协同评估任务建模 169
6.6.2 评估任务航迹规划方法 171
6.6.3 算法流程 171
6.6.4 仿真与分析 171
6.7 任务驱动的航迹规划流程 175
6.7.1 任务驱动的航迹规划结构 175
6.7.2 仿真与分析 176
6.8 本章小结 181
第7章 协同航迹规划方法的硬件实现——智能规划器 183
7.1 引言 183
7.2 系统分析与功能需求 183
7.2.1 规划系统概述 183
7.2.2 硬件功能需求 186
7.3 智能规划器硬件实现方案 187
7.3.1 规划器内部硬件模块构成 187
7.3.2 集群组网通信 189
7.3.3 任务调度方案 190
7.3.4 基于单核DSP处理器的方案设计 193
7.3.5 基于多核DSP的硬件方案设计 196
7.4 应用案例 203
7.4.1 基于DSP的智能规划器实物设计 203
7.4.2 智能规划器飞行实验验证 205
7.5 本章小结 209
第8章 大规模集群协同航迹规划虚实结合半实物仿真技术及应用 210
8.1 引言210
8.2 虚实结合半实物仿真技术系统结构 211
8.2.1 虚实结合的半实物仿真系统组成部分 211
8.2.2 集群决策规划平台 213
8.2.3 半实物机载装置 216
8.2.4 虚拟半实物仿真系统 220
8.2.5 多机地面监测与推演平台 230
8.3 半实物仿真实验过程 233
8.4 应用案例 237
8.4.1 半实物仿真推演应用 237
8.4.2 飞行试验应用 244
8.5 本章小结 245
参考文献 246
内容摘要
航迹规划技术是飞行器集群实际应用中的关键。本书基于作者多年工程项目和飞行试验的经验，系统介绍飞行器集群多任务航迹规划的基本概念、研究框架、计算方法和求解过程，并搭建协同航迹规划的硬件实现和半实物仿真系统，提供了丰富的工程应用案例，帮助读者实现实际应用。全书共8章：第1章为绪论；第2章为飞行器集群协同航迹规划的数学模型；第3章为协同航迹规划的工程化方法；第4～6章分别介绍面向打击、侦察和其他任务的协同航迹规划方法；第7章为协同航迹规划方法的硬件实现——智能规划器；第8章为大规模集群协同航迹规划虚实结合半实物仿真技术及应用。
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