無人飛行器集群智能與協同控制
王蒙一等
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無人飛行器集群智能與協同控制是當今學界研究的熱點問題，涉及群體智能算法、編隊協同控制、通信拓撲、試驗驗證等學科。本書結合團隊最新研究成果，將近年來無人飛行器集群智能與協同控制領域的學術進展進行梳理，將人工智能算法同工程應用緊密結合，搭建集群協同架構，最大化無人飛行器的能力譜範圍。全書共6章，第1章介紹無人機集群智能協同的發展歷史及國內外研究現狀；第2章從群體智能理論角度分析無人飛行器集群智能的機理；第3章分析集群智能與人工智能的發展、演變及應用；第4章討論集群智能應用於協同制導的理論與方法；第5章分析無人飛行器編隊控制的算法策略；第6章重點介紹無人飛行器試驗驗證的方法與成果。
目錄大綱
目錄
第1章概述
1.1概念內涵001
1.1.1無人飛行器001
1.1.2集群智能005
1.1.3協同控制006
1.2研究現狀與發展趨勢008
1.2.1國外研究現狀008
1.2.2國內研究現狀021
1.2.3發展趨勢026
1.3技術體系028
1.3.1協同感知技術028
1.3.2協同決策技術030
1.3.3協同制導技術031
1.3.4協同控制技術032
1.4本書章節安排033
參考文獻034
第2章群體智能與集群智能
2.1群體智能理論038
2.1.1群體智能的歷史起源039
2.1.2群體智能的哲學內涵040
2.2集群智能方法042
2.2.1集群智能定義及特點042
2.2.2典型生物集群智能現象045
2.2.3激勵機制與涌現機理051
2.2.4集群智能的數學基礎053
2.3無人飛行器集群智能技術055
2.3.1定義及特點055
2.3.2從生物群體智能到無人飛行器集群智能056
2.3.3研究現狀062
參考文獻068
第3章集群智能與人工智能
3.1人工智能的歷史發展071
3.1.1人工智能的內涵071
3.1.2人工智能的三起三落072
3.1.3人工智能2.0077
3.1.4人工智能算法的分類079
3.2集群智能與協同控制中的人工智能084
3.2.1協同態勢感知中的人工智能085
3.2.2協同決策中的人工智能092
3.2.3協同制導中的人工智能097
3.2.4協同控制中的人工智能101
參考文獻104
第4章無人飛行器集群協同制導
4.1無人飛行器集群制導控制概念107
4.1.1制導控制的概念107
4.1.2單體到群體無人飛行器制導控制的變化108
4.1.3群體無人飛行器制導控制技術體系110
4.2無人飛行器協同態勢感知110
4.2.1從單體探測到協同感知110
4.2.2群目標建模111
4.2.3群目標魯棒跟蹤114
4.2.4群目標數據關聯116
4.2.5群目標一致性融合118
4.3無人飛行器協同決策方法121
4.3.1從單體決策到協同決策121
4.3.2無人飛行器集群分佈式決策建模126
4.3.3戰場目標威脅模型建立128
4.3.4無人飛行器集群智能決策算法135
4.3.5模擬實例144
4.4無人飛行器協同制導控制方法150
4.4.1從制導控制到協同制導150
4.4.2無人飛行器集群協同制導模型建立153
4.4.3無人飛行器集群協同制導算法157
4.4.4模擬實例163
參考文獻173
第5章無人飛行器集群協同控制
5.1無人飛行器協同控制概念178
5.1.1協同控制的概念178
5.1.2協同控制的技術體系180
5.2編隊拓撲與隊形優化180
5.2.1編隊隊形評價指標180
5.2.2編隊隊形優化方法182
5.3編隊協同控制策略184
5.3.1經典編隊方法介紹184
5.3.2無人飛行器協同控制模型189
5.3.3無人飛行器協同控制算法192
5.3.4模擬實例221
參考文獻237
第6章試驗驗證與效能評估
6.1模擬試驗驗證方法240
6.1.1數字模擬試驗驗證241
6.1.2半實物模擬試驗驗證244
6.1.3無人集群MBSE驗證流程250
6.1.4等效試驗驗證256
6.1.5分佈式模擬驗證260
6.2等效試驗驗證平臺267
6.2.1無人飛行器系統 267
6.2.2導航定位系統272
6.2.3目標識別系統275
6.2.4自組網通信系統 276
6.2.5等效驗證系統278
6.2.6試驗管理系統283
6.3集群效能評估285
6.3.1效能評估方法 285
6.3.2效能評估指標體系288
6.3.3集群協同能力效能評估體系291
參考文獻297
第1章概述
1.1概念內涵001
1.1.1無人飛行器001
1.1.2集群智能005
1.1.3協同控制006
1.2研究現狀與發展趨勢008
1.2.1國外研究現狀008
1.2.2國內研究現狀021
1.2.3發展趨勢026
1.3技術體系028
1.3.1協同感知技術028
1.3.2協同決策技術030
1.3.3協同制導技術031
1.3.4協同控制技術032
1.4本書章節安排033
參考文獻034
第2章群體智能與集群智能
2.1群體智能理論038
2.1.1群體智能的歷史起源039
2.1.2群體智能的哲學內涵040
2.2集群智能方法042
2.2.1集群智能定義及特點042
2.2.2典型生物集群智能現象045
2.2.3激勵機制與涌現機理051
2.2.4集群智能的數學基礎053
2.3無人飛行器集群智能技術055
2.3.1定義及特點055
2.3.2從生物群體智能到無人飛行器集群智能056
2.3.3研究現狀062
參考文獻068
第3章集群智能與人工智能
3.1人工智能的歷史發展071
3.1.1人工智能的內涵071
3.1.2人工智能的三起三落072
3.1.3人工智能2.0077
3.1.4人工智能算法的分類079
3.2集群智能與協同控制中的人工智能084
3.2.1協同態勢感知中的人工智能085
3.2.2協同決策中的人工智能092
3.2.3協同制導中的人工智能097
3.2.4協同控制中的人工智能101
參考文獻104
第4章無人飛行器集群協同制導
4.1無人飛行器集群制導控制概念107
4.1.1制導控制的概念107
4.1.2單體到群體無人飛行器制導控制的變化108
4.1.3群體無人飛行器制導控制技術體系110
4.2無人飛行器協同態勢感知110
4.2.1從單體探測到協同感知110
4.2.2群目標建模111
4.2.3群目標魯棒跟蹤114
4.2.4群目標數據關聯116
4.2.5群目標一致性融合118
4.3無人飛行器協同決策方法121
4.3.1從單體決策到協同決策121
4.3.2無人飛行器集群分佈式決策建模126
4.3.3戰場目標威脅模型建立128
4.3.4無人飛行器集群智能決策算法135
4.3.5模擬實例144
4.4無人飛行器協同制導控制方法150
4.4.1從制導控制到協同制導150
4.4.2無人飛行器集群協同制導模型建立153
4.4.3無人飛行器集群協同制導算法157
4.4.4模擬實例163
參考文獻173
第5章無人飛行器集群協同控制
5.1無人飛行器協同控制概念178
5.1.1協同控制的概念178
5.1.2協同控制的技術體系180
5.2編隊拓撲與隊形優化180
5.2.1編隊隊形評價指標180
5.2.2編隊隊形優化方法182
5.3編隊協同控制策略184
5.3.1經典編隊方法介紹184
5.3.2無人飛行器協同控制模型189
5.3.3無人飛行器協同控制算法192
5.3.4模擬實例221
參考文獻237
第6章試驗驗證與效能評估
6.1模擬試驗驗證方法240
6.1.1數字模擬試驗驗證241
6.1.2半實物模擬試驗驗證244
6.1.3無人集群MBSE驗證流程250
6.1.4等效試驗驗證256
6.1.5分佈式模擬驗證260
6.2等效試驗驗證平臺267
6.2.1無人飛行器系統 267
6.2.2導航定位系統272
6.2.3目標識別系統275
6.2.4自組網通信系統 276
6.2.5等效驗證系統278
6.2.6試驗管理系統283
6.3集群效能評估285
6.3.1效能評估方法 285
6.3.2效能評估指標體系288
6.3.3集群協同能力效能評估體系291
參考文獻297
