多无人飞行器协同航迹规划与编队控制
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作者马培蓓,吕超，雷明，范作娥，纪军
出版社国防工业
ISBN9787118126624
出版时间2023-02
装帧平装
开本其他
定价98元
货号31692706
上书时间2024-07-01
商品详情
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商品简介
以无人机和导弹为代表的多无人飞行器协同作战作为一种可以预见的全新力量，是提升我军协同作战能力的有效途径。多无人飞行器协同作战以自主协同网络为依托，在局部战场上创造出压倒性优势，可前突到高危战场前沿，完成情报监视、侦察搜索任务，为作战行动提供实时目标情报信息。在进攻歼灭任务中，无人飞行器可利用携带的制导弹药或直接对目标进行突发性的攻击摧毁，为进一步协同攻击提供安全通道。多无人飞行器协同作战问题已成为相关技术领域的研究热点，《多无人飞行器协同航迹规划与编队控制》结合作者的研究工作，将多无人飞行器协同作战过程分为在线任务规划、巡航编队飞行和目标打击3个阶段，重点研究多无人飞行器协同航迹规划、一致性协同编队控制以及控制攻击时间和攻击角度的三维协同制导等问题。
《多无人飞行器协同航迹规划与编队控制》可作为高等院校或科研院所中从事无人飞行器系统工程、无人飞行器任务规划等专业领域的科研工作者和工程技术人员的参考用书，也可作为导航与制导、信息处理等其他相关专业师生和科研人员的参考用书。
作者简介
200403–至今，海军航空工程学院，指挥系，历任助教、讲师、副教授马培蓓，博士，海军航空工程学院副教授，作为主要完成人参与军内外科研课题20余项，主持6项，其中包括国家自然科学基金1项，航空科学基金2项，横向合同课题3项。获军队科技进步奖三等奖三项。发表学术论文50余篇，被三大检索收录论文20篇。
目录
第1章 绪论（约4.5万字）1.1 背景和意义1.2 无人机的现状与发展1.2.1典型无人机1.2.2无人机的发展1.3 自主协同决策应用与研究现状1.3.1应用现状1.3.2研究现状1.4 本书内容和安排第2章 基于最短切线法的单机航迹规划（4.0万字）2.1引言2.2无人机航迹规划的约束条件2.2.1第一个导航点的约束条件2.2.2最后一个导航点的约束条件2.2.3每个导航点的约束条件2.2.4相临导航点之间的约束条件2.2.5无人机总航迹距离的约束条件2.3无威胁规避航迹规划算法：递推算法2.3.1递推算法的思想2.3.2递推算法的递推过程2.3.3参考航迹各导航点之间的关系2.3.4递推算法的求解过程2.3.5递推结果的验证2.4仿真研究2.4.1仿真条件设定2.4.2仿真结果及分析2.5最短切线威胁规避算法基本思想2.5.1导航点在威胁区域外的算法思想2.5.2导航点在威胁区域内的算法思想2.6导航点在威胁区域外的最短切线路径求法2.6.1已知条件总结2.6.2判断导航点之间是否存在威胁航点2.6.3求最短切线导航点2.6.4添加导航点之后，航迹参数的改变2.7导航点在威胁区域内得最短切线路径求法2.7.1已知条件总结2.7.2判断导航点之间是否存在威胁2.7.3求最短切线导航点2.7.4调整导航点之后，航迹参数的改变2.7.5连续多个导航点在同一威胁区域内的最短切线路径求法2.8多威胁区域的最短切线路径求法2.8.1导航点在威胁区域外的最短切线路径求法2.8.2航点在威胁区域内的最短切线路径求法2.9威胁规避后航迹的验证2.10仿真研究2.10.1仿真条件设定2.10.3两威胁规避仿真结果2.10.5多威胁规避仿真结果2.10.6仿真结果分析2.11本章小结第3章 多无人机分配优化（约2.2万字）3.1 引言3.2 多目标优化方法3.3 协同目标分配优化3.3.1 目标分配原则3.3.2 协同目标分配的数学模型3.3.3 基于匈牙利算法的平衡指派算法3.3.4 基于改进匈牙利算法的非平衡指派算法3.4 协同火力分配优化3.4.1 无人机火力分配优化模型的建立与求解3.4.2 无人机火力分配优化问题实例3.4.3 火力分配优化的结论3.5 本章小结第4章 威胁环境下多无人作战飞机协同航迹规划（约6.0万字）4.1 引言4.2 基于扩展Voronoi图的多UCAV协同航迹规划算法4.2.1 多飞行器协同航迹规划的特点和航迹约束条件4.2.2Voronoi图的性质及生成方法4.2.3 威胁环境下扩展Voronoi图的建立4.2.4 初始航迹产生4.2.5 航迹动态优化处理4.2.6 航迹代价的协同分配4.3 多UCAV协同航迹规划实验与分析4.3.1 四架UCAV攻击四个目标的实验与分析4.3.2 六架UCAV攻击六个目标的实验与分析4.3.3 九架UCAV攻击九个目标的实验与分析4.3.4 不同威胁环境下仿真时间的比较与分析4.3.5 UCAV数量与目标数量不一致的实验与分析4.3.6 威胁突然变化和目标突然变化的实验与分析4.4 三种协同航迹规划算法的比较4.4.1 基于栅格法的协同航迹规划4.4.2 基于可视图法的协同航迹规划4.4.3 三种算法的比较4.5 本章小结第5章 基于一致性的无人机协同编队控制（约2.8万字）5.1引言5.2编队问题描述5.3基于一致性的协同编队控制律5.3.1一致性协同编队控制律的设计5.3.2编队系统的稳定性分析5.3.3仿真分析5.4基于分组的大规模UAV复杂队形编队控制5.4.1 复杂队形描述5.4.2 分组编队控制框架5.4.3基于边界位置的自主分组算法5.4.4 基于分组的编队控制律5.4.5仿真分析5.5本章小结第6章 均等时滞下多无人机一致性协同编队控制（约2.9万字）6.1引言6.2均等时滞下的一致性协同编队控制律6.3基于LMI的恒定均等时滞编队稳定性6.3.1 无模型不确定性的恒定均等时滞编队稳定性6.3.2具有模型不确定性的恒定均等时滞编队稳定性6.3.3 仿真分析6.4基于自由权矩阵的时变时滞编队稳定性6.4.1 无模型不确定性的时变时滞编队稳定性6.4.2 具有模型不确定性的时变时滞编队稳定性6.4.3仿真分析6.5本章小结第7章 不同时滞下多无人机一致性协同编队控制（约2.5万字）7.1引言7.2多个不同通信时滞下的一致性协同编队控制律7.3基于LMI的多个不同时滞编队稳定性7.3.1 无模型不确定性的多个时滞编队稳定性7.3.2 具有模型不确定性的多时滞编队稳定性7.3.3仿真分析7.4本章小结第8章 带有攻击角度与攻击时间控制的导弹制导律（约3.5万字）8.1 引言8.2 基于最优控制理论带有攻击时间攻击角度二维制导律研究8.2.1 攻击时间控制的最优制导律8.2.2 终端攻击角度约束的最优制导律8.3 基于Lyapunov理论的带有攻击角度和攻击时间控制的三维制导8.3.1 三维空间导引问题描述8.3.2 攻击角度控制的三维制导律8.3.3 待飞时间估计与攻击时间控制8.3.4 仿真结果8.4 本章小结参考文献第1章 绪论（约4.5万字）1.1 背景和意义1.2 无人机的现状与发展1.2.1典型无人机1.2.2无人机的发展1.3 自主协同决策应用与研究现状1.3.1应用现状1.3.2研究现状1.4 本书内容和安排第2章 基于最短切线法的单机航迹规划（4.0万字）2.1引言2.2无人机航迹规划的约束条件2.2.1第一个导航点的约束条件2.2.2最后一个导航点的约束条件2.2.3每个导航点的约束条件2.2.4相临导航点之间的约束条件2.2.5无人机总航迹距离的约束条件2.3无威胁规避航迹规划算法：递推算法2.3.1递推算法的思想2.3.2递推算法的递推过程2.3.3参考航迹各导航点之间的关系2.3.4递推算法的求解过程2.3.5递推结果的验证2.4仿真研究2.4.1仿真条件设定2.4.2仿真结果及分析2.5最短切线威胁规避算法基本思想2.5.1导航点在威胁区域外的算法思想2.5.2导航点在威胁区域内的算法思想2.6导航点在威胁区域外的最短切线路径求法2.6.1已知条件总结2.6.2判断导航点之间是否存在威胁航点2.6.3求最短切线导航点2.6.4添加导航点之后，航迹参数的改变2.7导航点在威胁区域内得最短切线路径求法2.7.1已知条件总结2.7.2判断导航点之间是否存在威胁2.7.3求最短切线导航点2.7.4调整导航点之后，航迹参数的改变2.7.5连续多个导航点在同一威胁区域内的最短切线路径求法2.8多威胁区域的最短切线路径求法2.8.1导航点在威胁区域外的最短切线路径求法2.8.2航点在威胁区域内的最短切线路径求法2.9威胁规避后航迹的验证2.10仿真研究2.10.1仿真条件设定2.10.3两威胁规避仿真结果2.10.5多威胁规避仿真结果2.10.6仿真结果分析2.11本章小结第3章 多无人机分配优化（约2.2万字）3.1 引言3.2 多目标优化方法3.3 协同目标分配优化3.3.1 目标分配原则3.3.2 协同目标分配的数学模型3.3.3 基于匈牙利算法的平衡指派算法3.3.4 基于改进匈牙利算法的非平衡指派算法3.4 协同火力分配优化3.4.1 无人机火力分配优化模型的建立与求解3.4.2 无人机火力分配优化问题实例3.4.3 火力分配优化的结论3.5 本章小结第4章 威胁环境下多无人作战飞机协同航迹规划（约6.0万字）4.1 引言4.2 基于扩展Voronoi图的多UCAV协同航迹规划算法4.2.1 多飞行器协同航迹规划的特点和航迹约束条件4.2.2Voronoi图的性质及生成方法4.2.3 威胁环境下扩展Voronoi图的建立4.2.4 初始航迹产生4.2.5 航迹动态优化处理4.2.6 航迹代价的协同分配4.3 多UCAV协同航迹规划实验与分析4.3.1 四架UCAV攻击四个目标的实验与分析4.3.2 六架UCAV攻击六个目标的实验与分析4.3.3 九架UCAV攻击九个目标的实验与分析4.3.4 不同威胁环境下仿真时间的比较与分析4.3.5 UCAV数量与目标数量不一致的实验与分析4.3.6 威胁突然变化和目标突然变化的实验与分析4.4 三种协同航迹规划算法的比较4.4.1 基于栅格法的协同航迹规划4.4.2 基于可视图法的协同航迹规划4.4.3 三种算法的比较4.5 本章小结第5章 基于一致性的无人机协同编队控制（约2.8万字）5.1引言5.2编队问题描述5.3基于一致性的协同编队控制律5.3.1一致性协同编队控制律的设计5.3.2编队系统的稳定性分析5.3.3仿真分析5.4基于分组的大规模UAV复杂队形编队控制5.4.1 复杂队形描述5.4.2 分组编队控制框架5.4.3基于边界位置的自主分组算法5.4.4 基于分组的编队控制律5.4.5仿真分析5.5本章小结第6章 均等时滞下多无人机一致性协同编队控制（约2.9万字）6.1引言6.2均等时滞下的一致性协同编队控制律6.3基于LMI的恒定均等时滞编队稳定性6.3.1 无模型不确定性的恒定均等时滞编队稳定性6.3.2具有模型不确定性的恒定均等时滞编队稳定性6.3.3 仿真分析6.4基于自由权矩阵的时变时滞编队稳定性6.4.1 无模型不确定性的时变时滞编队稳定性6.4.2 具有模型不确定性的时变时滞编队稳定性6.4.3仿真分析6.5本章小结第7章 不同时滞下多无人机一致性协同编队控制（约2.5万字）7.1引言7.2多个不同通信时滞下的一致性协同编队控制律7.3基于LMI的多个不同时滞编队稳定性7.3.1 无模型不确定性的多个时滞编队稳定性7.3.2 具有模型不确定性的多时滞编队稳定性7.3.3仿真分析7.4本章小结第8章 带有攻击角度与攻击时间控制的导弹制导律（约3.5万字）8.1 引言8.2 基于最优控制理论带有攻击时间攻击角度二维制导律研究8.2.1 攻击时间控制的最优制导律8.2.2 终端攻击角度约束的最优制导律8.3 基于Lyapunov理论的带有攻击角度和攻击时间控制的三维制导8.3.1 三维空间导引问题描述8.3.2 攻击角度控制的三维制导律8.3.3 待飞时间估计与攻击时间控制8.3.4 仿真结果8.4 本章小结参考文献
内容摘要
本书主要内容有：基于最短切线法的单机航迹规划；多无人机分配优化；威胁环境下多无人作战飞机协同航迹规划；基于一致性的无人机协同编队控制；均等时滞下多无人机一致性协同编队控制；不同时滞下多无人机一致性协同编队控制等
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