無人機集群防撞方法

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 背景 1
1.2 當前研究進展 2
1.2.1 無人機編隊飛行方法 3
1.2.2 無人機自組織飛行方法 4
1.2.3 無人機防撞方法 6
1.3 本書主要研究內容 8
第2章 無人機集群飛行防撞框架和關鍵技術分析 10
2.1 無人機集群飛行防撞框架 10
2.1.1 無人機集群飛行防撞框架的設計 10
2.1.2 基于復雜網(wǎng)絡的無人機集群飛行防撞思路 11
2.2 無人機集群飛行防撞關鍵方法 12
2.2.1 人工勢場法 12
2.2.2 傳統(tǒng)民航防撞系統(tǒng)防撞方法 12
2.2.3 基于共識算法的編隊飛行方法 13
2.2.4 基于Reynolds規(guī)則的自組織飛行方法 13
2.3 無人機的運動過程建模 14
2.3.1 基于六自由度的無人機運動過程建模 14
2.3.2 Piccolo控制的無人機運動過程建模 15
2.4 本章小結 15
第3章 面向無人機單機的分布式防撞策略 17
3.1 時空混合沖突檢測模型 17
3.2 基于六自由度的航跡管理單元 20
3.3 基于魯棒性最大原則的防撞策略 22
3.4 基于分布式的協(xié)調策略 24
3.5 基于干擾最小化的防撞機動激活 27
3.6 示例分析 28
3.6.1 初始條件 29
3.6.2 五機沖突場景 29
3.6.3 連鎖沖突場景 32
3.7 本章小結 36
第4章 面向無人機編隊的控制策略 37
4.1 無人機編隊的網(wǎng)絡結構 37
4.2 編隊控制的高層結構 39
4.3 基于改進人工勢場的防撞策略 41
4.4 編隊控制的低層結構 42
4.5 示例分析 45
4.5.1 初始條件 45
4.5.2 多編隊沖突場景 46
4.5.3 連環(huán)沖突場景 49
4.6 本章小結 52
第5章 基于復雜網(wǎng)絡的無人機防撞方法 53
5.1 核心算法 53
5.1.1 數(shù)學模型 53
5.1.2 關鍵節(jié)點選擇 56
5.1.3 防撞方向選擇 60
5.2 仿真實驗 62
5.2.1 案例情景 62
5.2.2 進一步的研究 67
5.3 本章小結 69
第6章 基于二階共識算法和改進人工勢場的無人機集群防撞方法 70
6.1 共識算法 70
6.1.1 圖論 70
6.1.2 自適應人工勢場法 73
6.2 二階共識編隊控制模型和改進無人機防撞方法 73
6.2.1 編隊控制連續(xù)時域模型 73
6.2.2 離散化數(shù)據(jù)處理 74
6.2.3 基于改進人工勢場法的路徑優(yōu)化 75
6.2.4 無人機編隊保持集群防撞方法 76
6.3 仿真案例 77
6.3.1 靜態(tài)障礙物場景 77
6.3.2 動態(tài)障礙物場景 80
6.4 本章小結 83
第7章 無人機自組織飛行防撞方法 84
7.1 傳統(tǒng)Reynolds模型 84
7.2 具有碰撞避免功能的優(yōu)化模型 85
7.2.1 優(yōu)化的集群模型 85
7.2.2 集群優(yōu)化方法 88
7.2.3 無人機集群之間的防撞 89
7.3 仿真實驗 91
7.3.1 無人機集群相向飛行場景 92
7.3.2 無人機集群易觸發(fā)多米諾效應場景 93
7.3.3 無人機集群垂直方向聚集場景 95
7.3.4 無人機集群三個方向聚集場景 96
7.4 本章小結 97
第8章 面向無人機編隊的混合式防撞策略 99
8.1 集中/分布式混合的編隊結構 99
8.2 時空混合的編隊沖突檢測模型 100
8.3 編隊防撞策略生成模型 103
8.4 編隊防撞機動的激活 107
8.5 示例分析 108
8.5.1 五機沖突場景 109
8.5.2 連環(huán)沖突場景 112
8.6 本章小結 115
參考文獻 116