《无人机协同决策与控制：面临的挑战与实践应用》

第1章概述1

1.1协同控制之路1

1.1.1无人系统的历史1

1.1.2自控系统4

1.2团队协同6

1.2.1动力6

1.2.2协同控制器分类7

1.3协同问题9

1.3.1任务场景实例9

1.3.2属性12

1.4小结13

参考文献14

第2章面临的挑战16

2.1简介16

2.2团队分类方法17

2.2.1团队协作17

2.2.2团队协同18

2.2.3团队合作18

2.2.4目标搜索团队行动19

2.2.5非协同行为19

2.3利益冲突19

2.4分布式决策与控制系统21

2.5团队协同中的复杂性23

2.5.1任务耦合24

2.5.2不确定性24

2.5.3通信25

2.5.4局部信息26

2.5.5操作员27

2.5.6对手行为27

2.6协同控制算法28

2.7评论31

2.8小结33

参考文献33

第3章单任务规划39

3.1广域搜索攻击情景39

3.1.1情景描述39

3.1.2任务需求40

3.2有容量限制的转运分配问题表达式42

3.2.1权重计算44

3.2.2仿真结果46

3.2.3CTAP的能力与局限48

3.3迭代CATP49

3.3.1仿真实例50

3.3.2记忆权重51

3.3.3路径延长53

3.4小结53

参考文献53

第4章多任务指派问题55

4.1混合整数线性规划55

4.1.1代价函数58

4.1.2约束条件58

4.2树搜索62

4.2.1决策树相关背景62

4.2.2 WASW场景的树表示63

4.2.3搜索算法65

4.3遗传算法66

4.3.1简单回顾67

4.3.2GA综合67

4.4性能分析69

4.4.1各种算法的优缺点73

4.5小结74

参考文献74

第5章同时多任务指派问题76

5.1协同运动目标作战76

5.1.1CMTE场景77

5.1.2同时任务79

5.2组合优化问题80

5.2.1时间可用度窗80

5.2.2路径规划81

5.3基于MILP的最优化问题81

5.3.1术语82

5.3.2约束条件82

5.3.3MILP应用84

5.4遗传算法（GA）87

5.5 CMTE仿真实例89

5.6小结91

参考文献91

第6章不确定条件下的改进协同估计算法92

6.1冗余集中运行92

6.2通信延迟的影响93

6.3通信和估计模型95

6.4高效的协同估计96

6.4.1计算高效的信息滤波器97

6.4.2通信高效的信息滤波器99

6.4.3算法实现100

6.5仿真研究100

6.6小结104

参考文献104

第7章不确定环境下的作战效能度量106

7.1场景107

7.2传感器性能建模108

7.3效能度量110

7.4最优控制方程120

7.4.1示例方程121

7.5应用123

7.5.1数值求解方法124

7.5.2场景1算例125

7.6小结129

参考文献130

附录A多无人机仿真131

A.1MultiUAV2的背景131

A.2仿真的任务132

A.3MultiUAV2的组织133

A.3.1目标和威胁137

A.3.2无人机动力学模型137

A.3.3任务传感器139

A.3.4无人机之间/仿真真实通信141

A.3.5协同指派算法142

A.4仿真事件流实例144

A.5小结145

参考文献145

附录B无人机路径规划147

B.1路径规划148

B.2路径导航149

B.2.1航路点跟随149

B.2.2轨迹交叉跟随150

B.2.3路径跟随151

B.3无人机模型153

B.3.1不完全运动学约束153

B.3.2可飞路径153

B.4最优航路154

B.4.1最短航路154

B.4.2Dubins算法实现156

B.5有风情况下的航路点路径规划158

B.5.1航路点路径规划158

B.5.2有风情况下的航路规划161

B.6小结163

参考文献163