多無人飛行器智能自主決策與虛擬仿真驗(yàn)證

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 多無人飛行器基本概念 2
1.1.1 多無人機(jī)的基本概念 2
1.1.2 多衛(wèi)星系統(tǒng)的基本概念 3
1.2 多無人飛行器研究進(jìn)展 4
1.2.1 典型多無人飛行器發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.2 任務(wù)分配現(xiàn)狀 13
1.2.3 路徑規(guī)劃現(xiàn)狀 17
1.2.4 智能決策現(xiàn)狀 20
1.2.5 協(xié)同控制現(xiàn)狀 22
1.2.6 虛擬仿真平臺(tái)現(xiàn)狀 24
1.3 本書撰寫特點(diǎn)和內(nèi)容安排 28
1.4 小結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 29
第2章 星群任務(wù)決策 37
2.1 星群任務(wù)決策問題描述 37
2.1.1 靜態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)決策問題描述 38
2.1.2 動(dòng)態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)決策問題描述 40
2.2 基于混合專家經(jīng)驗(yàn)回放的靜態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)決策 43
2.2.1 基于深度Q網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)決策模型建立 43
2.2.2 星群靜態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)智能決策 45
2.2.3 仿真驗(yàn)證 47
2.3 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)與指針網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)決策 51
2.3.1 面向接力觀測(cè)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)決策模型建立 52
2.3.2 星群動(dòng)態(tài)目標(biāo)觀測(cè)任務(wù)智能決策 53
2.3.3 仿真驗(yàn)證 55
2.4 小結(jié) 59
參考文獻(xiàn) 59
第3章 星群路徑規(guī)劃 60
3.1 星群路徑規(guī)劃問題描述 60
3.1.1 衛(wèi)星路徑規(guī)劃動(dòng)力學(xué)模型 60
3.1.2 星群路徑規(guī)劃問題約束條件 61
3.1.3 優(yōu)化目標(biāo) 62
3.1.4 優(yōu)化模型 62
3.2 基于序列凸規(guī)劃的星群路徑規(guī)劃 63
3.2.1 序列凸規(guī)劃模型預(yù)處理 63
3.2.2 基于序列凸規(guī)劃算法的星群路徑規(guī)劃求解 65
3.2.3 仿真驗(yàn)證 66
3.3 基于混合專家經(jīng)驗(yàn)回放與MASAC 的星群路徑規(guī)劃 68
3.3.1 面向衛(wèi)星編隊(duì)路徑規(guī)劃的隨機(jī)博弈模型建立 69
3.3.2 智能路徑規(guī)劃求解 70
3.3.3 在線任務(wù)決策 74
3.3.4 仿真驗(yàn)證 74
3.4 小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 77
第4章 星群智能自主協(xié)同控制 79
4.1 星群智能自主協(xié)同控制基礎(chǔ)知識(shí) 79
4.1.1 問題描述 79
4.1.2 代數(shù)圖論 80
4.1.3 多衛(wèi)星編隊(duì)控制模型建立 80
4.2 基于安全自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的星群智能自主協(xié)同控制 82
4.2.1 星群智能自主協(xié)同控制框架設(shè)計(jì) 83
4.2.2 星群智能自主協(xié)同控制網(wǎng)絡(luò)和控制器的設(shè)計(jì) 84
4.3 仿真設(shè)置與驗(yàn)證 96
4.3.1 仿真環(huán)境設(shè)置 96
4.3.2 仿真參數(shù)設(shè)置 96
4.3.3 仿真驗(yàn)證 98
4.4 小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 102
第5章 多無人機(jī)任務(wù)分配與軌跡規(guī)劃 103
5.1 基于聯(lián)盟博弈的多無人機(jī)靜態(tài)任務(wù)分配 103
5.1.1 任務(wù)場(chǎng)景 104
5.1.2 問題描述 104
5.1.3 基于聯(lián)盟博弈的多無人機(jī)靜態(tài)任務(wù)分配算法 107
5.1.4 仿真驗(yàn)證 113
5.2 基于請(qǐng)求-應(yīng)答策略的多無人機(jī)動(dòng)態(tài)任務(wù)分配 117
5.2.1 任務(wù)場(chǎng)景 118
5.2.2 問題描述 118
5.2.3 基于請(qǐng)求-應(yīng)答策略的多無人機(jī)動(dòng)態(tài)任務(wù)分配算法 121
5.2.4 仿真驗(yàn)證 131
5.3 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多無人機(jī)路徑規(guī)劃 134
5.3.1 問題描述 134
5.3.2 基于MASAC-D算法的多無人機(jī)路徑規(guī)劃算法 136
5.3.3 仿真驗(yàn)證 144
5.4 小結(jié) 149
參考文獻(xiàn) 150
第6章 典型任務(wù)場(chǎng)景下多無人機(jī)類腦智能自主決策 151
6.1 基于星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的多無人機(jī)群體軌跡預(yù)測(cè) 151
6.1.1 問題描述 152
6.1.2 基于星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)模型建立 153
6.1.3 多無人機(jī)軌跡預(yù)測(cè)過程 157
6.1.4 仿真驗(yàn)證 162
6.2 面向圍捕任務(wù)的多無人機(jī)類腦智能自主決策 165
6.2.1 問題描述 165
6.2.2 面向圍捕任務(wù)的博弈模型建立 168
6.2.3 面向圍捕任務(wù)的多無人機(jī)類腦智能自主決策算法 170
6.2.4 仿真驗(yàn)證 179
6.3 面向?qū)谷蝿?wù)的多無人機(jī)類腦智能自主決策 183
6.3.1 問題描述 184
6.3.2 面向?qū)谷蝿?wù)的博弈模型建立 186
6.3.3 面向?qū)谷蝿?wù)的多無人機(jī)類腦智能自主決策算法 191
6.3.4 仿真驗(yàn)證 198
6.4 小結(jié) 201
參考文獻(xiàn) 202
第7章 多無人機(jī)協(xié)同控制 203
7.1 多無人機(jī)協(xié)同控制模型 203
7.1.1 坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系 203
7.1.2 無人機(jī)六自由度模型建立 205
7.1.3 無人機(jī)編隊(duì)跟蹤誤差系統(tǒng)建立 208
7.2 多無人機(jī)智能自主協(xié)同控制 209
7.2.1 有限時(shí)間滑模干擾觀測(cè)器設(shè)計(jì) 210
7.2.2 基于人工勢(shì)能法的避碰項(xiàng)設(shè)計(jì) 211
7.2.3 無人機(jī)編隊(duì)位置外環(huán)智能*優(yōu)控制器設(shè)計(jì) 212
7.2.4 多無人機(jī)姿態(tài)內(nèi)環(huán)控制器設(shè)計(jì) 217
7.3 仿真設(shè)置與驗(yàn)證 219
7.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置 219
7.3.2 仿真驗(yàn)證 221
7.4 小結(jié) 225
參考文獻(xiàn) 225
第8章 多無人飛行器虛擬仿真交互平臺(tái)設(shè)計(jì) 227
8.1 虛擬仿真交互平臺(tái)總體方案 227
8.1.1 虛擬仿真交互平臺(tái)需求分析 227
8.1.2 虛擬仿真交互平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì) 229
8.2 主控軟件設(shè)計(jì) 231
8.2.1 主控軟件總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 231
8.2.2 主控軟件設(shè)計(jì)模式與開發(fā)框架 232
8.2.3 主控軟件用戶界面設(shè)計(jì) 234
8.2.4 主控軟件實(shí)時(shí)仿真模塊設(shè)計(jì) 236
8.2.5 主控軟件通信模塊設(shè)計(jì) 238
8.3 實(shí)時(shí)仿真單元設(shè)計(jì) 240
8.3.1 任務(wù)決策算法實(shí)現(xiàn) 240
8.3.2 實(shí)時(shí)仿真狀態(tài)信息的獲取 241
8.3.3 實(shí)時(shí)仿真架構(gòu)設(shè)計(jì) 243
8.3.4 實(shí)時(shí)訓(xùn)練環(huán)境搭建 246
8.4 視景軟件設(shè)計(jì) 247
8.4.1 視景軟件總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 247
8.4.2 無人飛行器模型庫(kù)和空間環(huán)境庫(kù) 248
8.4.3 無人機(jī)模型庫(kù)和城市場(chǎng)景搭建 250
8.5 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊設(shè)計(jì) 255
8.5.1 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 256
8.5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)存取邏輯設(shè)計(jì) 258
8.5.3 數(shù)據(jù)查詢優(yōu)化方案 259
8.5.4 數(shù)據(jù)庫(kù)回放功能 260
8.6 小結(jié) 262
第9章 多無人飛行器虛擬仿真演示驗(yàn)證 263
9.1 星群智能自主運(yùn)行演示驗(yàn)證 263
9.1.1 靜態(tài)目標(biāo)觀測(cè)場(chǎng)景演示驗(yàn)證 263
9.1.2 動(dòng)態(tài)目標(biāo)觀測(cè)場(chǎng)景演示驗(yàn)證 267
9.1.3 星群智能自主協(xié)同控制場(chǎng)景演示驗(yàn)證 270
9.2 多任務(wù)場(chǎng)景下多無人機(jī)智能決策演示驗(yàn)證 274
9.2.1 圍捕場(chǎng)景演示驗(yàn)證 274
9.2.2 對(duì)抗場(chǎng)景演示驗(yàn)證 277
9.2.3 路徑規(guī)劃與編隊(duì)飛行場(chǎng)景演示驗(yàn)證 280
9.3 小結(jié) 285