大规模无人机编队建模和目标分配优化

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1、第30卷第7期计算机仿真2013年7月文章编号：1006—9348(2013)07—0078—04大规模无人机编队建模和目标分配优化苏磊1，姚宏2，邓涛1，彭兴钊1(1．空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038；2．空军工程大学理学院，陕西西安710051)摘要：研究复杂网络大规模无人机系统(UnmannedAerialSystem，UAS)编队的拓扑结构优化建模问题，由于UAS编队数量巨大、不易同步，难于任务分配。为解决上述问题，构建了编队的无标度网络模型。在已有的无标度网络牵制控制同步准则的基础上建立了大规模UAS编队模型的同步准则，给出了网络模型

2、的同步性能中受控无人机(UnmannedAerialVehicles，UAVs)数和UAV之间耦合强度关系进行数值仿真。运用人工鱼群算法对监测区域进行搜索，根据搜索结果对UAVs的坐标进行重置，得出坐标重置前后网络结构。仿真结果表明，重置前后网络的拓扑结构没有发生变化，模型的同步性能得到提高，为无人机编队优化设计提出了依据。关键词：无人机系统编队；无标度网络；同步控制；人工鱼群算法；极值搜索中图分类号：V279；TP391文献标识码：BOptimalDesignofLargeAmountofUAVsFormation’STopologyStructureandD

3、istributionofTargetsSULei1，YA0Hon92，DENDTa01，PENDXing—zha01(1．SchoolofAeronauticsandAstronauticsEngineering，AirForceEngineeringUniversity，Xi’anShanxi710038，China；2．SchoolofScience，AirForceEngineeringUniversity，Xi’allShanxi710051，China)ABSTRACT：Forthefirsttimethetopologystructureoflar

4、geamountofUnmannedAefiMSystem(UAS)formationwasstudiedintIleaspectofcomplexnetwork．TheconnectionsbetweenUAVs．thesynchronizationmefhodsandthetargetsdistributionareconsideredtobethebasicproblemsofUASformation．Thescale-freenetworkmodelWasgiv—eninthispapertosolvetheseproblems．Thesynchroni

5、zationcriterionofthemodelWassetupbasedonthesynchro—nizationcriterionofpinningcontrolofscale-freenetwork．TherelationshipbetweentheUAVsundercontrolledandthecouplingstrengthofUAVswasgivenbynumericalsimulation．TheArtificialFishSwarmAlgorithm(AFSA)Wasusedtosearchtheoptimalvaluesoftheareaa

6、ndthelocationsofUAVswerechangedduetotheresults．Thetopologystructuresoftheformationmodelweregiveninthepaper，whichwerekeepingunchanged，SOthesynchronizationa．bilityofthemodelwasnotaffected．KEYWORDS：Unmannedaerialsystemformation；Scale-freenetwork；Synchronizationcontrol；Artificialfishswam

7、ialgorithm；Extremevaluesearch1引言和有人驾驶飞行器相比，无人机(UnmannedAerialVehi-cle，UAV)有着鲜明的特点和优势。随着无人机编队技术的发展，无人机系统(UnmannedAerialSystem，UAS)日益受到人们的重视⋯。美国在UAS的研究应用中一直处于领先地位，尤其强调了UAS的自主性、网络攻击以及集群行动能基金项目：航空科学基金(20111396011)；陕西省自然科学基金(2012JM8035)；空军工程大学研究生创新基金收稿日期：2012—10—19修回日期：2012—11—12—78一力。对UA

8、S编队研究的重点是拓扑建