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题名具有通信时滞的多无人机时变编队控制方法
被引量：5
- 1
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作者
庞强伟
石章松
朱拥勇
陈晔
王德石
张小孟
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机构
海军工程大学兵器工程学院
中国人民解放军
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出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期309-318,共10页
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基金
海军工程大学创新基金(HGCXJJ202109)。
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文摘
针对通信时滞下的多无人机时变编队稳定控制问题,通过建立无人机连续时间运动模型,并基于期望编队状态、无人机自身状态和网络通信拓扑,提出一种具有通信时滞的多无人机时变编队控制方法。首先通过时域根轨迹分析,得到零时滞情况下保证编队系统稳定的充要条件,在此基础上使用频域分析法推导出能够维持编队稳定的最大通信时滞。然后通过构造Lyapunov-Krasovskii函数定义编队误差收敛水平指标,从而更直观地反映编队收敛能力。最后,通过数值仿真验证了所提控制方法能够有效解决通信时滞下的多无人机时变编队控制问题,收敛速度提高约21%,同时通过实验证明了理论分析的有效性和正确性。
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关键词
无人机
编队控制
通信拓扑
通信时滞
一致性理论
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Keywords
unmanned aerial vehicle
formation control
communication topology
communication delay
consensus theory
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
V249.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名切换拓扑下多智能体时变编队控制方法
被引量：2
- 2
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作者
庞强伟
朱拥勇
陈晔
李宗吉
董理
黄成果
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机构
中国人民解放军
海军工程大学兵器工程学院
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出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第5期511-520,共10页
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基金
湖北省重点研发计划项目(2021BID006)
海军工程大学创新基金(HGCXJJ202109)。
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文摘
针对通信存在测量噪声和链路频繁断开下的多智能体时变编队稳定控制问题,基于期望编队状态、智能体自身状态和通信拓扑,提出一种切换拓扑下多智能体时变编队控制方法。首先,通过矩阵替换对系统进行降维处理。然后,应用随机微分方程理论和Lyapunov稳定性定理推导出编队系统在普通切换和随机切换下稳定的充要条件以及编队收敛指标。最后,在四个智能体构成的编队和四个备用拓扑的仿真条件下,验证了所提方法可有效保证多智能编队在切换拓扑下的稳定性。相较于普通切换拓扑,随机切换拓扑能更快地将编队误差收敛至10^(-2)以内,效率提高约34.4%。同时编队收敛指标也证实了这一结论,且编队的精确性以及应用范围也要优于普通切换拓扑。
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关键词
智能体
编队控制
切换拓扑
随机微分方程
Lyapunov定理
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Keywords
agent
formation control
switching topology
stochastic differential equation
Lyapunov theorem
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
V249.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名UAV时变编队控制技术研究综述
被引量：1
- 3
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作者
庞强伟
王德石
陈晔
武峰
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机构
海军工程大学兵器工程学院
武汉船舶职业技术学院机械学院
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出处
《兵器装备工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期191-201,共11页
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基金
海军工程大学研究生创新基金项目(HGCXJJ202109)。
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文摘
UAV作为典型无人作战平台,是新质作战力量的代表,其引起众多军事大国的重视以及许多高成本理论研究。其中,UAV编队作战的模式具有较高的作战效能和应用价值,受到众多学者的广泛关注和研究。为准确把握当前UAV编队作战研究动态及进展,首先介绍国内外相关的典型项目和研究进程。接着归纳总结当前单UAV以及编队控制的相关控制技术和其优缺点。之后分析出目前UAV编队飞不稳、易坠机和稳定性差的原因主要是受外部扰动和通信时滞的影响,并归纳相对应问题的解决方法。最后对UAV时变编队控制技术的研究进行总结和展望,为进一步研究UAV编队飞行控制稳定性奠定基础。
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关键词
UAV
编队控制
通信时滞
切换拓扑
稳定性
-
Keywords
unmanned aerial vehicles
formation control
communication delay
switching topology
stability
-
分类号
V249.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名多无人机协同侦察任务规划方法研究综述
被引量：30
- 4
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作者
庞强伟
胡永江
李文广
赵月飞
褚丽娜
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机构
陆军工程大学石家庄校区无人机工程系
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出处
《电讯技术》
北大核心
2019年第6期741-748,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51307183)
军内科研项目(ZS2015070132A12007)
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文摘
由于军事侦察任务的复杂性不断提高,且侦察方式逐渐向多无人机协同的方向发展,而任务规划是无人机执行侦察任务的关键技术,因此研究多无人机协同侦察任务规划方法具有重要意义。根据侦察对象的不同将其分为“点对点”协同侦察和“点对面”协同侦察两种任务模式。对于“点对点”协同侦察,对其目标分配算法与航迹规划算法的原理、优势与不足及改进方法进行了分析,介绍了航迹平滑的常用方法。对于“点对面”协同侦察,从环境信息是否可知的角度对当前的侦察方法进行了分析并总结。最后指出了未来多无人机协同侦察的发展趋势为多无人机携带多种载荷对环境未知的区域进行多角度覆盖侦察。
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关键词
多无人机
协同侦察
目标分配
航迹规划
覆盖侦察
-
Keywords
multi-unmanned aerial vehicle(UAV)
cooperative reconnaissance
target allocation
track planning
coverage reconnaissance
-
分类号
TN971
[电子电信—信号与信息处理]
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名多无人机多目标协同侦察航迹规划算法
被引量：18
- 5
-
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作者
庞强伟
胡永江
李文广
-
机构
陆军工程大学无人机工程系
-
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第3期340-348,共9页
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基金
国家自然科学基金(51307183)
军内科研(ZS2015070132A12007)
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文摘
针对目前无人机集群对多目标进行协同侦察时,易重复侦察目标,进而导致侦察效率低的问题,提出了一种多无人机多目标协同侦察航迹规划算法。首先,优化了K-means聚类算法的评价标准,使目标集合的聚类结果更加稳定,同时也降低了目标被重复侦察的概率。然后,利用改进的离散粒子群算法求解侦察序列,来降低整体任务的时间代价。最后依据侦察序列生成各无人机任务航迹。仿真结果表明,该算法不仅能够有效避免目标被重复侦察,而且相较于基因算法和标准离散粒子群算法,在4 架无人机观测 30个目标的仿真条件下,将时间代价降低24%,其收敛速度较快,求解精度更高。
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关键词
多无人机
多目标
协同
聚类
离散粒子群算法
-
Keywords
multiple unmanned aerial vehicles
multi-target
cooperative
clustering
discrete particle swarm optimization
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分类号
V27
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名基于垂直区域宽度分解的无人机覆盖航迹规划
被引量：7
- 6
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作者
庞强伟
胡永江
李文广
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机构
陆军工程大学石家庄校区无人机工程系
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出处
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2019年第11期2550-2558,共9页
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基金
国家自然科学基金（51307183）
军内科研项目（ZS2015070132A12007）资助课题
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文摘
为解决多无人机执行区域覆盖任务时,存在覆盖效率低的问题,提出了基于垂直区域宽度分解的无人机覆盖航迹规划算法。首先,为了尽可能以最少的转弯次数完成任务,提出了垂直区域宽度分解法。然后,考虑到实际运用中由于飞手数量与无人机数量不匹配,导致资源分配不均的问题,使用垂直区域宽度分解法将任务区域分解为待覆盖的子航迹集合,并建立了以时间代价为目标函数的混合整数线性规划子航迹分配模型,来根据飞手数量与无人机数量动态的将子航迹进行均衡分配,达到提高覆盖效率的目的。最后,通过仿真实验验证了该算法的有效性。
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关键词
多无人机
区域分解
区域覆盖
航迹分配
-
Keywords
multiple unmanned aerial vehicles(multi-UAVs)
area decomposition
area coverage
track assignment
-
分类号
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名基于改进遗传算法的多无人机协同侦察航迹规划
被引量：35
- 7
-
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作者
李文广
胡永江
庞强伟
李永科
贾红霞
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机构
陆军工程大学无人机工程系
海军工程大学兵器工程学院
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出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期248-255,共8页
-
基金
国家自然科学基金(51307183)
军内科研(ZS2015070132A12007)。
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文摘
针对多无人机在复杂的战场环境中如何高效侦察多种类型目标的问题,提出了一种基于改进遗传算法的多无人机协同侦察航迹规划算法。首先,根据战场环境中不同类型目标的侦察要求,建立了以整体时间代价最小为目标函数的航迹规划模型。然后,改进了遗传算法的编码、交叉和变异等操作,来实现异质型目标分配与航迹规划的集中一体化求解。最后,为了提高算法的收敛速度,在交叉和变异操作过程中,加入了适应度更新策略。仿真结果验证了该算法的可行性,而且在4架无人机观测3种类型共10个目标的仿真条件下,相较于使用双染色体编码和多重变异算子的基于对立的遗传算法,时间代价降低了5.79%,收敛速度提高近12倍,有效提高了航迹规划的精度及效率。
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关键词
多无人机
协同
航迹规划
遗传算法。
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Keywords
multiple unmanned aerial vehicles
cooperative
track planning
genetic algorithm
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分类号
V27
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名基于改进人工蜂群算法的多无人机灭火任务规划
被引量：14
- 8
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作者
张小孟
胡永江
李文广
庞强伟
袁国刚
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机构
陆军工程大学无人机工程系
[
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出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第4期528-536,共9页
-
基金
国家自然科学基金(51307183)
国防科技项目基金(2019-JCJQ-JJ-015)。
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文摘
针对当前多无人机通过投放灭火弹对多处山火进行灭火救援任务规划中,因各点火情的时变而导致规划效率低下的问题,提出了一种多无人机对多火点火场灭火救援任务规划方法。首先,建立了目标价值随时间变化的多无人机任务规划模型,可实现根据指挥者的决策意图来进行合理救援。然后,根据模型提出了一种基于整数编码的改进人工蜂群算法,利用该算法求解各无人机的救援序列可以提高无人机救援效率。最后根据救援序列及预先规划的可飞路径生成各无人机的救援路径。仿真结果表明,在相同任务规模下,该方法的寻优效率较高,寻优时间仅为现有方法的15.2%;在总价值提高的情况下,完成任务的时间与现有方法相比平均缩短了4.9%。
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关键词
多无人机
目标价值
任务规划
人工蜂群
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Keywords
multiple unmanned aerial vehicle
target value
mission planning
artificial bee colony
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分类号
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名一种改进的多无人机覆盖航迹规划方法
被引量：5
- 9
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作者
张小孟
胡永江
李文广
张世华
庞强伟
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机构
陆军工程大学石家庄校区无人机工程系
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出处
《兵器装备工程学报》
CAS
北大核心
2020年第10期215-221,共7页
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文摘
针对现有无人机区域覆盖侦察航迹规划中对任务区域分解算法复杂、任务规划效率低的问题,提出了一种改进的多无人机覆盖航迹规划方法;首先根据无人机的能力和任务区域的大小及宽度方向确定分区的个数及方向,然后在各子区域内使用“Z”字形扫描方式及η形转弯方法,为各任务机规划侦察航迹;仿真结果表明:该方法相对于现有的多无人机覆盖航迹规划方法具有路径代价低、规划效率高的特点。
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关键词
航迹规划
区域分解
协同侦察
最小宽度和
转弯方法
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Keywords
track planning
area decomposition
cooperative reconnaissance
minimum width sum
turning strategy
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分类号
V27
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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