基于微分博弈论的多无人机追逃协同机动技术研究

发布时间：2017-07-31 09:09

  本文关键词：基于微分博弈论的多无人机追逃协同机动技术研究

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【摘要】：随着科技的发展,人们生活的需要,不管在民用领域还是在非民用领域,世界范围内的航空技术得到了极大地发展。尖端的航空技术优先广泛应用于军事目的。各种尖端的航空技术应用使得飞行器的性能不断地的得到提升,例如飞机的重量,速度,过载等性能数据都已达到载人飞机所能达到的极限。放眼未来随着科学技术的不断发展,航空航天科技必然向无人机的方向发展。去进行各种极限飞行任务。无人机相对于有人驾驶的飞机具有巨大的优势:无人驾驶、零伤亡、低成本、滞空时间比较长、能执行高危任务、适应性强等。虽然无人机相关的研究成本比较高,周期长,耗费巨大的人力和物力,但是因为其优秀的性能,还是吸引各国加入研究无人机的大军之中。其中无人机空中对抗又是无人机研究的重要方向。本论文针对无人机智能对抗系统中多无人机之间追踪-逃逸问题与多无人机之间的任务目标协同分配问题进行了一定的研究,研究和探讨了基于微分博弈论的无人机二对一最优机动决策问题,采用RBF神经网络模型解决多机对抗目标对位匹配问题。本文的主要内容如下:首先,针对多无人机状态下建立二对一非线性追踪-逃逸平面上的动力学模型。研究了双机编队采用微分博弈法对单一无人机进行追捕的机动决策模型。运用几何原理对多无人机编队进行机动飞行控制,使用梯度迭代方法进行模型求解。使得追逃微分博弈论最优机动决策算法能够在多无人机编队中进行使用。其次,探讨了双方多无人机空中对抗系统中的多无人机任务协同的目标匹配问题,根据双方优势以单机或机群的协同优先权函数,并运用RBF神经网络算法建立双方无人机的目标对位匹配模型,使用matlab进行仿真实验验证效果。最后,经过仿真实验验证后,结果表明,本文提出的多无人机对单一无人机的微分博弈论算法能够使得多无人机能够很快速的捕获单一目标机,并且能够实现无人机在作战对抗中实现编队飞行进行对抗,具有一定的实用价值。另外,本文还提出了基于RBF神经网络多目标对位匹配算法,具有很强的适应性,速度更快,收敛性很强。以上算法可以为无人机微分博弈论的机动决策和多无人机的目标对位匹配问题提供有益的想法。
【关键词】：无人机 微分博弈论 多机追逃模型 目标分配 RBF神经网络
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-12
• 1.2 多无人机空战协同机动技术国内外文献极其研究现状综述12-20
• 1.2.1 多无人机空战协同机动技术算法国内外发展现状综述12-18
• 1.2.2 多无人机空战任务协同算法国内外发展现状综述18-20
• 1.3 本文的主要研究内容极其论文体系结构20-22
• 第2章 无人机仿真环境搭建22-34
• 2.1 无人机运动仿真环境搭建22-29
• 2.1.1 坐标系建立和选取22-23
• 2.1.2 三自由度刚体动力学模型23-24
• 2.1.3 三自由度刚体轨迹动作库设计24-29
• 2.2 目标匹配数值评估对比模型的构建29-33
• 2.2.1 距离对位匹配参数计算模型29-30
• 2.2.2 角度对位匹配参数计算模型30-31
• 2.2.3 速度对位匹配参数计算模型31
• 2.2.4 高度对位匹配参数计算模型31-32
• 2.2.5 总体态势对位匹配参数计算模型32
• 2.2.6 空战性能对位匹配参数计算模型32-33
• 2.2.7 空战总体对位匹配参数计算模型33
• 2.3 本章小结33-34
• 第3章 微分对策基本理论基础34-40
• 3.1 追逃问题概述34-35
• 3.2 微分对策概述35-36
• 3.3 微分对策求解方法36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于微分对策的机动决策40-54
• 4.1 基于微分对策的一对一追逃模型40-41
• 4.2 基于微分对策的多无人机追逃最优机动决策的求解41-53
• 4.2.1 时间最优一对一无人机追逃机动决策42-45
• 4.2.2 双机编队下的时间最优无人机追逃机动决策45-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 双机对抗协同目标分配算法研究54-65
• 5.1 协同算法概述54-55
• 5.2 基于RBF神经网络的目标匹配算法55-64
• 5.2.1 RBF神经网络概述55-58
• 5.2.2 基于RBF神经网络的目标匹配58-61
• 5.2.3 BP与RBF神经网络目标匹配算法性能对比61-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王晓光;章卫国;陈伟;;无人机编队超视距空战决策及作战仿真[J];控制与决策;2015年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴柢;多机协同多目标攻击关键技术研究[D];南京航空航天大学;2004年

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本文编号：598381