無人機(jī)集群防撞方法

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 背景 1
1.2 當(dāng)前研究進(jìn)展 2
1.2.1 無人機(jī)編隊(duì)飛行方法 3
1.2.2 無人機(jī)自組織飛行方法 4
1.2.3 無人機(jī)防撞方法 6
1.3 本書主要研究內(nèi)容 8
第2章 無人機(jī)集群飛行防撞框架和關(guān)鍵技術(shù)分析 10
2.1 無人機(jī)集群飛行防撞框架 10
2.1.1 無人機(jī)集群飛行防撞框架的設(shè)計(jì) 10
2.1.2 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)集群飛行防撞思路 11
2.2 無人機(jī)集群飛行防撞關(guān)鍵方法 12
2.2.1 人工勢(shì)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(shí)算法的編隊(duì)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(jī)的運(yùn)動(dòng)過程建模 14
2.3.1 基于六自由度的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)過程建模 14
2.3.2 Piccolo控制的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)過程建模 15
2.4 本章小結(jié) 15
第3章 面向無人機(jī)單機(jī)的分布式防撞策略 17
3.1 時(shí)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(diào)策略 24
3.5 基于干擾最小化的防撞機(jī)動(dòng)激活 27
3.6 示例分析 28
3.6.1 初始條件 29
3.6.2 五機(jī)沖突場景 29
3.6.3 連鎖沖突場景 32
3.7 本章小結(jié) 36
第4章 面向無人機(jī)編隊(duì)的控制策略 37
4.1 無人機(jī)編隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 37
4.2 編隊(duì)控制的高層結(jié)構(gòu) 39
4.3 基于改進(jìn)人工勢(shì)場的防撞策略 41
4.4 編隊(duì)控制的低層結(jié)構(gòu) 42
4.5 示例分析 45
4.5.1 初始條件 45
4.5.2 多編隊(duì)沖突場景 46
4.5.3 連環(huán)沖突場景 49
4.6 本章小結(jié) 52
第5章 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)防撞方法 53
5.1 核心算法 53
5.1.1 數(shù)學(xué)模型 53
5.1.2 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)選擇 56
5.1.3 防撞方向選擇 60
5.2 仿真實(shí)驗(yàn) 62
5.2.1 案例情景 62
5.2.2 進(jìn)一步的研究 67
5.3 本章小結(jié) 69
第6章 基于二階共識(shí)算法和改進(jìn)人工勢(shì)場的無人機(jī)集群防撞方法 70
6.1 共識(shí)算法 70
6.1.1 圖論 70
6.1.2 自適應(yīng)人工勢(shì)場法 73
6.2 二階共識(shí)編隊(duì)控制模型和改進(jìn)無人機(jī)防撞方法 73
6.2.1 編隊(duì)控制連續(xù)時(shí)域模型 73
6.2.2 離散化數(shù)據(jù)處理 74
6.2.3 基于改進(jìn)人工勢(shì)場法的路徑優(yōu)化 75
6.2.4 無人機(jī)編隊(duì)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(dòng)態(tài)障礙物場景 80
6.4 本章小結(jié) 83
第7章 無人機(jī)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(jī)集群之間的防撞 89
7.3 仿真實(shí)驗(yàn) 91
7.3.1 無人機(jī)集群相向飛行場景 92
7.3.2 無人機(jī)集群易觸發(fā)多米諾效應(yīng)場景 93
7.3.3 無人機(jī)集群垂直方向聚集場景 95
7.3.4 無人機(jī)集群三個(gè)方向聚集場景 96
7.4 本章小結(jié) 97
第8章 面向無人機(jī)編隊(duì)的混合式防撞策略 99
8.1 集中/分布式混合的編隊(duì)結(jié)構(gòu) 99
8.2 時(shí)空混合的編隊(duì)沖突檢測模型 100
8.3 編隊(duì)防撞策略生成模型 103
8.4 編隊(duì)防撞機(jī)動(dòng)的激活 107
8.5 示例分析 108
8.5.1 五機(jī)沖突場景 109
8.5.2 連環(huán)沖突場景 112
8.6 本章小結(jié) 115
參考文獻(xiàn) 116