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《国防科学技术大学》 2005年
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多UCAV协同任务规划方法研究

叶媛媛  
【摘要】: 多UCAV(Uninhabited Combat Aerial Vehicle)协同任务规划是充分发挥多UCAV协同作战优势、使任务复杂性与UCAV能力之间保持良好协调性所必须解决的关键问题。它是一个多约束、强耦合的复杂多目标优化与决策问题,其本质是通过综合利用各种优化、决策和智能计算等技术为UCAV设计出协同的任务计划,使多UCAV协同作战的整体效能优于各个UCAV单独作战效能的总和。论文以问题解耦降低复杂度、问题建模和问题求解为主线,重点研究了多UCAV协同任务规划的两个关键问题——多UCAV协同任务分配和多UCAV协同路径规划问题。 对多UCAV协同任务规划问题的相关概念进行了定义,并阐述了问题的复杂性。以对多UCAV任务的层次特性分析为基础,提出了任务规划分层迭代框架,将任务规划分为编队层和单机层。在此基础上,依据一定的战术约定,进一步提出了多UCAV协同任务规划逻辑流程,通过层间和层内解耦将问题分解为不同层次的子问题,有效降低了任务规划问题的求解难度。以所提出的逻辑流程为基础,论文从子问题中抽象出多UCAV协同任务分配和多UCAV协同路径规划两个关键问题。 建立了多UCAV协同任务分配多目标整数规划模型(Multi-Objective Integer Programming,MOIP)。通过引入虚任务区概念,将三维约束降为二维约束,有效地降低了决策变量的复杂性。以多目标优化理论为基础,对约束条件与规划指标进行了形式化描述,提出了多UCAV协同任务分配MOIP模型,为一类具有复杂多约束的多UCAV协同任务分配问题建模提供了有效方法。 建立了基于V(VORONOI)图的多UCAV协同路径规划(VORONOI Based Cooperative UCAV Path Planning,VBCUPP)模型。利用V图的拓扑特性,对包括禁/避飞区和威胁的战场环境建立了V图形式化描述。对V图进行了扩展,使之有效处理不同类型、强度的威胁,及UCAV飞行安全高度约束等。建立了基于V图的威胁源索引,更真实地反应了战场空间的威胁度分布。在此基础上,以V图顶点为路径点,V图的边为路径段,建立了多UCAV协同路径规划VBCUPP模型,为复杂环境下的一类多路径规划问题建模提供了一种有效方法。 依据任务分配MOIP模型,提出了多目标整数规划进化算法(Multi-Objective Integer Programming Evolutionary Algorithm,MOIPEA)。分析了任务分配问题约束条件的特点,提出了全局/局部约束和自由/非自由变量概念,设计了整数编码方案和基于整数编码的进化算子,并在编码设计和进化算子中利用约束启发信息提高了约束满足率。论文采用外部非劣集技术防止进化中已经产生的非劣解被丢失,提出并设计了从Pareto占优数、次占优数以及占优幅度三个不同粒度计算外部非劣集个体适应度的方
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:E91

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 史美萍;基于人机协同的月球车路径规划技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 柳林;多机器人系统任务分配及编队控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 龙涛;多UCAV协同任务控制中分布式任务分配与任务协调技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张雪梅;无人作战飞机攻击地面目标的研究与应用[D];西北工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李青,张军,张学军;解决排班问题的多目标优化模型及算法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年09期
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10 覃俊,康立山;基于遗传算法求解多目标优化问题Pareto前沿[J];计算机工程与应用;2003年23期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 刘宇奇,陆一平,查建中,贾凌燕;矩形块划分的二维空间数据挖掘算法及其应用[J];北京交通大学学报;2005年04期
10 周丽娟;乐晓波;;物流配送路径优化的研究[J];办公自动化;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 牟在根;张举兵;陈云周;;结构优化设计的遗传算法研究[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
2 张德政;刘洁卉;;基于图分析的领域知识获取技术[A];着力提高高等教育质量,努力增强高校创新与服务能力——北京市高等教育学会2007年学术年会论文集(上册)[C];2008年
3 覃杰;杨仕明;薛正辉;李伟明;;通信网络系统的性能分析[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
4 叶媛媛;闵春平;沈林成;朱华勇;;基于混合遗传算法的多UCAV协同任务分配方法[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
5 曾威;蔡自兴;郭铖;;一种基于ELECTRE法的多目标优化进化算法[A];第十七届全国过路控制会议论文集[C];2006年
6 魏建荣;王砚;张立毅;;遗传算法在多用户检测中的应用[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
7 何平;周辉;;一种基于遗传算法的图像信息隐藏算法[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
8 滕春贤;李磊;田广悦;李皓白;;一类非线性两级整数规划问题的全局优化方法[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(下卷)[C];2000年
9 林耿;朱文兴;;整数规划的一类变邻域填充函数算法[A];中国运筹学会第八届学术交流会论文集[C];2006年
10 耿玉磊;张翔;;多目标优化的求解方法与发展[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭涛;基于传感器最优配置的故障检测方法研究[D];中南大学;2005年
2 张学玲;基于广义模块化设计的机械结构静、动态特性分析及优化设计[D];天津大学;2004年
3 郭健强;面向对象软件测试理论与技术的研究[D];西安电子科技大学;1999年
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5 彭真明;地震反演中的非线性优化方法及应用研究[D];成都理工学院;2001年
6 凌杰;公路动态称重系统的设计理论研究[D];长安大学;2001年
7 刘贵喜;多传感器图像融合方法研究[D];西安电子科技大学;2001年
8 张家树;混沌信号的非线性自适应预测技术及其应用研究[D];电子科技大学;2001年
9 李开生;通用擦窗机器人控制系统体系结构的研究和实现[D];北京工业大学;2001年
10 熊仲宇;基于计算机智的结构优化设计[D];南京航空航天大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宫强;粒子群优化算法在船舶电站控制中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 丁琳;多无人作战飞机协同攻击多目标的研究与应用[D];西北工业大学;2005年
3 田八林;基于神经网络技术的空中交通安全问题研究[D];西北工业大学;2005年
4 江务学;改进的遗传算法及其在多目标优化中的应用研究[D];天津工业大学;2005年
5 米粮川;基于最优搜索算法的自动航线生成[D];中国科学院电子学研究所;2000年
6 梁英;辐射状城市配电网优化规划研究[D];中国农业大学;2000年
7 纪珊珊;基于PVM的并行计算在PC机群上的实现[D];大连理工大学;2000年
8 林立志;基于Windows的控制软件包的研究与开发[D];华北电力大学;2000年
9 蔡逢煌;二次供水节能优化研究[D];福州大学;2001年
10 张东涛;新城区开发优化研究[D];西安建筑科技大学;2001年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尤天慧,樊治平;不确定性多属性决策中确定熵权的一种误差分析方法[J];系统工程;2003年01期
2 高尚,韩斌,吴小俊,杨静宇;求解旅行商问题的混合粒子群优化算法[J];控制与决策;2004年11期
3 张全,樊治平,潘德惠;不确定性多属性决策中区间数的一种排序方法[J];系统工程理论与实践;1999年05期
4 孙涛,张宏建;目标识别中的信息融合技术[J];自动化仪表;2001年02期
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10 张红,丁全心,刘启明;多目标攻击的目标分配[J];电光与控制;2001年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李教;多平台多传感器多源信息融合系统时空配准及性能评估研究[D];西北工业大学;2003年
2 贺仁杰;成像侦察卫星调度问题研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 刘洋;成像侦察卫星动态重调度模型、算法及应用研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 刘贵喜;多传感器图像融合方法研究[D];西安电子科技大学;2001年
5 李焱;大时延遥操作技术及虚拟现实技术研究[D];国防科学技术大学;2002年
6 张怡哲;火力/飞行/推进控制系统综合研究[D];西北工业大学;2003年
7 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
8 王建明;多目标模糊识别优化决策理论与应用研究[D];大连理工大学;2004年
9 孙振平;自主驾驶汽车智能控制系统[D];国防科学技术大学;2004年
10 王磊;动态对抗性环境下多机器人系统合作研究[D];清华大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭辉;基于HLA的无人机系统任务推演技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 关桂霞;车载Gps/DR组合导航系统研究[D];华北工学院;2001年
3 赵兵;基于MAS技术的多机器人智能装配系统的任务规划[D];北京工业大学;2002年
4 孙春丽;分布式实时系统中的多Agent调度研究[D];南京航空航天大学;2004年
5 王健;多架无人机攻击多目标的协同航迹规划算法研究[D];西北工业大学;2004年
6 刘婷;多机器人任务规划方法研究[D];南京理工大学;2004年
7 季秀才;RoboCup小型组机器人运动控制研究[D];国防科学技术大学;2003年
8 丁琳;多无人作战飞机协同攻击多目标的研究与应用[D];西北工业大学;2005年
9 陈红普;基于多Agent的水下机器人通信机制研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 陈前洋;飞行器并行航迹规划算法研究[D];华中科技大学;2005年
【二级引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 崔连虎;卢惠民;季秀才;郑志强;;RoboCup中型组多机器人协作机制研究[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何启承;RoboCup中型组足球机器人视觉系统的研究[D];广东工业大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李林森,于海勋,韩志刚,佟明安,孙隆和;论协同空战及其关键技术[J];电光与控制;2000年01期
2 朱学军,陈彤,薛量,李峻;多个体参与交叉的Pareto多目标遗传算法[J];电子学报;2001年01期
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4 储理才;基于MATLAB的遗传算法程序设计及TSP问题求解[J];集美大学学报(自然科学版);2001年01期
5 郑晓薇,汤胜利,龚兆仁;按对象分层决策矩阵的逼近理想解TOPSIS法的算法及实现[J];计算机工程与应用;2000年10期
6 王凌,郑大钟;多目标优化的一类模拟退火算法[J];计算机工程与应用;2002年08期
7 陈文平,康立山;基于多父体杂交的多目标演化优化算法[J];计算机工程与应用;2003年10期
8 覃俊,康立山,陈毓屏;演化算法的收敛性分析及算法改进[J];计算机工程与应用;2003年19期
9 覃俊,康立山;基于遗传算法求解多目标优化问题Pareto前沿[J];计算机工程与应用;2003年23期
10 王凌,郑大钟;Meta-heuristic算法研究进展[J];控制与决策;2000年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 胡海 ,刘翔;反舰导弹任务规划系统构想[J];情报指挥控制系统与仿真技术;2001年10期
3 张克,邵长胜,强文义;基于面向Agent技术的任务规划系统研究[J];高技术通讯;2002年05期
4 唐金国;美军MPS的发展现状和关键技术[J];火力与指挥控制;2004年05期
5 胡海,刘翔;反舰导弹任务规划系统需求分析[J];战术导弹技术;2001年06期
6 张纯学;阿雯;;SLAM-ER ATA导弹的制导与任务规划系统[J];飞航导弹;2008年03期
7 董世友,龙国庆;攻击型无人机任务规划系统浅析[J];机器人技术与应用;2004年06期
8 戴定川;盛怀洁;赵域;;无人机任务规划系统需求分析[J];飞航导弹;2011年03期
9 柳煌;夏学知;;无人机航路规划[J];舰船电子工程;2008年05期
10 任敏;吴昊;沈林成;;巡航导弹的任务模式和规划需求[J];飞航导弹;2009年01期
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1 魏晨曦;;欧空局任务规划系统(MPS)的发展[A];第二十四届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2011年
2 刘玉荣;王红飞;阎镇;周冰;张景发;;地震电磁探测卫星任务规划技术研究[A];中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集[C];2009年
3 陈克伟;程思微;王炎娟;张辉;;成像卫星任务规划系统分析与设计[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年
4 叶文;潘长鹏;范洪达;;求解多UCAV协同目标分配问题的离散粒子群算法[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
5 陈磊勇;陈英武;姚锋;;基于STK/Connect的卫星任务规划研究[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
6 刘良;毕义明;杨萍;;基于UML导弹任务规划系统建模与实现研究[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
7 任敏;胡红娟;沈林成;;基于petri网的巡航导弹战术任务流程建模[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
8 张广军;赵占龙;权东;柳少军;;联合任务计划决策支持系统[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前2条
1 高春翔;树立科学的武器装备优劣观[N];中国国防报;2003年
2 本报记者 周信炎 李安利;又一次飞跃[N];中国测绘报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 叶媛媛;多UCAV协同任务规划方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
2 刘新艳;对地攻击任务规划系统关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 刘新艳;对地攻击任务规划系统关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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1 雷霖;基于AWSTL的战时空军装备保障任务规划研究[D];国防科学技术大学;2007年
2 蔡杨炜;面向机床产品协同设计的任务规划系统研究[D];南京林业大学;2008年
3 钟翔超;制导航弹任务规划设计[D];南京理工大学;2008年
4 孙汉昌;无人机战术控制系统任务规划技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
5 高恒振;成像卫星综合任务规划专家决策支持技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 姜荣凯;无人机分布式任务规划技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
7 施蓉花;无人机自主飞行控制和自主攻击研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 王宝广;无人机任务规划系统研究[D];沈阳航空航天大学;2013年
9 刘新宇;任务规划系统的图像数据压缩方法[D];武汉大学;2004年
10 巴海涛;无人机航迹规划研究[D];西北工业大学;2006年
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