多无人机协同作战关键技术研究

摘要

本文从无人机发展的趋势出发，系统的研究了多无人机协同编队执行攻击任务时的几个关键性问题：1）多机协同攻击航迹规划问题；2）多机协同空战攻击决策算法；3）多机协同编队内数据通信结构；4）OCP在多UAV的分布式控制平台的应用等问题。
　　 本文具体研究内容如下：
　　 1）在研究多架无人机协同攻击时的航迹规划问题时，为了使得各个UAV联合到达目标区域，同时满足暴露在雷达下的概率最小。提出一种分级分解的方法，将优化分解成三步：（1）为单机规划代价最小（或次最小）的航迹，利用计算几何上的快速随机扩展数算法和图搜索法中的Dijkstra算法，首先获得最优航迹的近似几何航迹；（2）进行满足时间约束的协同，确定团队ETA，选择满足协同要求的各架飞机的航迹和速度；（3）解决更细节的航迹产生问题，通过满足飞机机动性能限制使初始航迹细化成为可飞航迹。
　　 2）在研究多机协同攻击问题时，将威胁指数、攻击优势和目标价值融合在一起作为多机协同多目标攻击逻辑的优化决策准则，同时引入蚁群算法，利用蚁群算法对问题的数学模型进行求解，实现了多机对多个目标攻击的最优目标分配和攻击排序。
　　 3）探讨了无人机群局域组网的网络体系，设计了多无人机移动骨干网络，并深入研究了稳定链路与不稳定链路状态下的路由算法，为多机协同编队的通信以及各项作战任务的顺利完成提供了保障。
　　 4）考虑到无人机编队是一组复杂的动态系统以及开放式控制平台的特点，我们研究了开放式控制平台在多无人机系统中的应用。探讨了DCOM中间件在多无人机协同控制系统分布式仿真的实现，在此基础上给出了多层的结构智能控制器和硬件在环仿真与飞行测试系统的描述，并基于Matlab/Simulink平台建立了多机协同系统仿真平台。