无人机集群作战的航迹规划和任务分配技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）无人机集群作战的航迹规划和任务分配技术研究硕士研究生：苏雪指导教师：高洪元副教授企业导师：郭德军工程领域：电子与通信工程论文主审人：刁鸣教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）无人机集群作战的航迹规划和任务分配技术研究硕士研究生：苏雪指导教师：高洪元副教授学位级别：工程硕士工程领域：电子与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学Cla

2、ssifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)ResearchonPathPlanningandTaskAllocationTechnologyforUAVSwarmsCandidate:SuXueSupervisor:AssociateProfessorGaoHongyuanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringFiel

3、d:ElectricalandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Apr.2018DateofOralExamination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文

4、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文

5、一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日无人机集群作战的航迹规划和任务分配技术研究摘要随着小型化技术，新型传感器，自主控制系统和通信技术的发展，无人机由单平台作战转向无人机集群作战方式。无人机集群作战相比传统作战模式，伤亡小，智能化程度高，已经成为无人机作战的主要作战模式。与其紧密联系的技术包括无人机集群的航迹规划技术和任务分配技术，

6、这两种技术也是决定无人机是否能够成功的完成作战任务的关键，是无人机集群作战由理论模式转换到战争实现的关键。无人机集群的航迹规划可以看成是路径规划问题，而任务分配问题可以看成是离散组合优化问题，都可采用智能计算来进行问题的求解。但在复杂的战场环境下，如何在满足无人机性能约束条件下为无人机集群作战中的每架无人机规划最优的飞行航迹，合理的进行资源配置和目标分配，如何设计高效的智能计算算法解决复杂的战场环境中无人机集群作战时遇到的难题很值得研究。本文针对无人机集群的航迹规划和任务分配技术展开深入研究，在考虑无人机自身的性能

7、约束限制等条件下，建立无人机集群航迹规划和任务分配模型。设计栅格法和适合特殊整数问题的文化蚁群算法进行航迹规划，同时设计适合二进制整数问题的离散算法进行任务分配中的资源分配和目标分配，从而提升整体的性能。本文的主要内容可归纳如下：（1）针对现有的单无人机航迹规划模型的不足，提出新的无人机集群的航迹规划模型，通过对战场中外部威胁进行分析建模，设计了融合多种威胁考虑的无人机集群航迹规划的综合代价函数计算方法。为高效的实现无人机集群的航迹规划的求解，设计并提出文化蚁群算法，在文化蚁群算法中通过种群空间的更新来搜寻最优路径

8、，同时借助信仰空间知识更新策略影响种群空间信息素的更新，解决了现有蚁群算法在处理航迹规划问题时收敛速度慢，容易陷入局部最优的难题。基于文化蚁群算法对无人机集群的航迹规划问题进行了仿真，仿真结果表明所提文化蚁群算法有效的克服了蚁群算法容易陷入局部最优解的缺陷，并提高了收敛速度。可以高效的对无人机集群作战中的无人机进行航迹规划求解，所提文化蚁群算法收敛速度快，能