多无人机协同计划作战-数学建模论文

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1、参赛密码（由组委会填写）“华为杯”第十三届全国研究生数学建模竞赛上海理工大学学校10252152参赛队号1.张浩队员姓名2.贾振3.张会-1-参赛密码（由组委会填写）“华为杯”第十三届全国研究生数学建模竞赛题目多无人机协同任务规划摘要：随着科学技术的发展，无人机已逐步成为不可或缺的主战装备，执行的任务由传统的侦察、预警、监视等战斗支援，已经开始向侦察、干扰、打击、评估一体化作战方向发展。本文主要研究了多无人机协同任务路线规划和无人机调度的任务规划问题。首先运用模糊聚类分析对初始目标群进行分类，运用重心法模型对目标群精细划分，建立基于多目标侦

2、察路径选择的多目标优化模型，得到无人机的最佳侦察路线和最优调度方案，在此基础上增加FY-2型无人机通信范围约束条件，求解FY-2最优航迹和最少架次。然后建立目标分配模型，为无人机完成轰炸任务制定具体的最优任务分配方案，保证在完成轰炸任务的同时使攻击方的无人机滞留防御方雷达有效探测范围内的时间总和最小。最后对模型中相关参数进行优化说明，以增强任务时效性，提高无人机作战能力。对于问题一，确保侦察无人机滞留防御方雷达有效探测范围内的时间总和最小，为FY-1型无人机完成10个目标群（共68个目标）的侦察任务拟制最佳的路线和无人机调度策略。首先运用模

3、糊聚类分析对10个目标群进行分区，基于重心法对10个目标群在分区的基础上精细划分为14个；然后建立基于多目标路径选择的多目标优化模型，运用matlab编程求解，得到侦察机在敌方雷达有效探测范围的最小时间为11.47小时，最佳路线和最优调度图见图4-9、图4-10。-2-侦察目标路线航行里程数（km）雷达区范围航行时间(h)基地FY-1-S1，FY-1-S2FY-1-S1FY-1-S2FY-1-S1FY-1-S2P015-8-6-7-14-13443.123442.3532.2162.212P051-2-3-4-12354.249353.96

4、31.7711.77P0710-9-11350.275350.01961.7511.75合计1147.6471146.3365.7385.732总计2293.98311.47对于问题二，在完成问题一的侦察任务上，分析FY-2型通信中继无人机完成通信任务至少需要的架次数。首先在问题一得出的最佳航线和最优调度的基础上，增加对FY-2型通信范围约束，运用matlab编程求解，得到完成问题一的任务至少需要3架FY-2型通信中继无人机，在防御方雷达区检测范围的航行时间总和为6.876小时。最佳航迹和最优调度如图5-1、图5-2所示。对于问题三，要求在

5、7个小时内完成对10个目标群的火力打击，并保证攻击方的无人机滞留防御方雷达有效探测范围内的时间总和最小。基于问题一中模糊聚类分析所得3个目标群分区，针对多目标协同攻击规划任务运用竞标算法，建立多无人机多目标协同攻击任务分配模型，求解得到共需要派出91架FY-3、8架FY-1型无人机完成任务，从第一架飞机进入雷达区到轰炸完最后一个目标，共用1.673小时，无人机在防御方雷达监测范围的时间总和为6.924小时。具体飞行路线、FY-3型无人机携带炸弹清单、攻击目标清单如表6-2、表6-3、表6-4、图6-2、图6-3所示。分区携带D-1型炸弹FY

6、-3数量携带D-2型炸弹FY-3数量一区29架3架二区32架2架三区22架3架对于问题四，A02、A05、A09周边可能还配置有三部远程搜索雷达，相继开机工作，分析确定3个远程搜索雷达相继开机工作的6种情况，在对问题三无人机任务规划的基础上，以安排距离远程搜索雷达最近的无人机将其摧毁的思路，分别对三部远程搜索雷达6种开机情况下未被炸毁的雷达目标点进行无人机任务的规划。具体任务规划如表7-1到表7-6所示。对于问题五，首先基于上述问题中所构建的模型和模型运算的结果，对目标遗传算法、目标分配模型优点分析和评价。然后提出提高算法的效率的相应措施。

7、最后改变和调整对无人机作战能力影响较大的参数，提出对无人机的转弯角参数优化，该参数的优化将有效提高无人机作战的能力。关键字：模糊聚类分析遗传算法多目标路径选择竞标算法目标分配-3-目录一问题重述.........................................................................................................................-6-1.1.问题背景............................................

8、........................................................................-6-1.2需要解决的问题....