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《多無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃研究化.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、參賽密碼（由組委會(huì)填寫）“華為杯”第十三屆全國(guó)研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽學(xué)校上海交通大學(xué)參賽隊(duì)號(hào)102480581.陸宇隊(duì)員姓名2.周澤華3.周涵參賽密碼（由組委會(huì)填寫）題目多無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃摘要：本文以最優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，研究了多無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題。首先，通過(guò)兩元素優(yōu)化算法（2-opt）和基于貪心策略的覆蓋法，求解了多無(wú)人機(jī)協(xié)同偵察問(wèn)題（MUCRP），制訂了FY-1型無(wú)人機(jī)完成所有目標(biāo)群偵察任務(wù)的最佳路線和無(wú)人機(jī)調(diào)度策略；其次，基于協(xié)同偵察調(diào)度策略，制訂了FY-2型無(wú)人機(jī)的協(xié)同通信調(diào)度方案，并通過(guò)定量分析，證明了提出的協(xié)同通信策略的可行
2、性；再次，采用最近鄰貪心算法和基于協(xié)同攻擊的覆蓋法，將FY-1與FY-3型無(wú)人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩步優(yōu)化問(wèn)題分別求解，保證了攻擊方無(wú)人機(jī)滯留在防御方雷達(dá)有效探測(cè)范圍內(nèi)的時(shí)間總和最小，并給出了完成規(guī)定火力打擊任務(wù)的規(guī)劃結(jié)果；接著，通過(guò)提出巡檢待命無(wú)人機(jī)的設(shè)想，解決了基于防御方部署遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)情形下的協(xié)同作戰(zhàn)問(wèn)題，并給出了巡檢待命無(wú)人機(jī)的調(diào)度策略。最后，結(jié)合整個(gè)建模過(guò)程，對(duì)算法復(fù)雜度和無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力的提升作了定性分析。問(wèn)題一中，分三步求解了多無(wú)人機(jī)協(xié)同偵察模型MUCRP。通過(guò)對(duì)比兩元素優(yōu)化算法（2-opt）和蟻群算法（ACO）的求解結(jié)
3、果，發(fā)現(xiàn)考慮最短路徑和運(yùn)行時(shí)間時(shí)，2-opt算法處理MUCRP效率更高，并得出需選擇2臺(tái)加載S-1型載荷的FY-1型無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察，其最佳路線見(jiàn)文內(nèi)圖1。在此基礎(chǔ)上，采用覆蓋法得出，需選擇1臺(tái)加載S-2型載荷的FY-1型無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察，其最佳路線見(jiàn)文內(nèi)圖2。最后通過(guò)求解時(shí)間差優(yōu)化問(wèn)題，給出了FY-1型無(wú)人機(jī)的綜合調(diào)度策略（見(jiàn)文內(nèi)表6）。最終求得FY-1型無(wú)人機(jī)滯留在防御方雷達(dá)有效探測(cè)范圍內(nèi)的時(shí)間總和為11h54m11s。問(wèn)題二中，基于問(wèn)題一中的偵察調(diào)度方案，制訂了兩臺(tái)FY-2型無(wú)人機(jī)協(xié)同通信方案，其航跡見(jiàn)文內(nèi)圖8。理論分析表明，在此方
4、案下兩臺(tái)FY-2型無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間均小于8小時(shí)，于是為完成問(wèn)題一的偵察任務(wù)，至少安排兩架FY-2型通信中繼無(wú)人機(jī)。問(wèn)題三中，將協(xié)同作戰(zhàn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩步優(yōu)化問(wèn)題，并分別建立了數(shù)學(xué)模型。第一步優(yōu)化保證攻擊方的無(wú)人機(jī)滯留防御方雷達(dá)有效探測(cè)范圍內(nèi)的時(shí)間總和最小，需首先打擊防御方雷達(dá)。理論分析發(fā)現(xiàn)，必須掛載D-1型炸彈對(duì)雷達(dá)實(shí)施打擊。通過(guò)最近鄰貪心算法，給出了打擊所有雷達(dá)的FY-3型無(wú)人機(jī)調(diào)度方案（見(jiàn)文內(nèi)表8），并求得攻擊方無(wú)人機(jī)的滯留時(shí)間總和為4.7h。第二步優(yōu)化是將沒(méi)有配備雷達(dá)站的其它所有目標(biāo)1點(diǎn)在最短的時(shí)間內(nèi)打擊掉。結(jié)合最近鄰貪心算法和基于
5、協(xié)同攻擊的覆蓋法，給出了打擊剩余所有目標(biāo)的FY-3型無(wú)人機(jī)調(diào)度方案（見(jiàn)文內(nèi)表9、表11）。問(wèn)題四中，基于防御方部署遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)的情形，提出安排巡檢待命無(wú)人機(jī)的方案。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，巡檢待命的無(wú)人機(jī)必須攜帶D-1型炸彈。同時(shí)針對(duì)遠(yuǎn)程雷達(dá)的兩類開(kāi)機(jī)時(shí)機(jī)，分別給出了巡檢待命無(wú)人機(jī)的調(diào)度方案（見(jiàn)文內(nèi)7.2.2）。問(wèn)題五中，首先對(duì)建模用到的5種算法進(jìn)行了復(fù)雜度分析，然后從偵察型無(wú)人機(jī)加載載荷的拍攝距離和引導(dǎo)距離、通信型無(wú)人機(jī)的通信距離、攻擊型無(wú)人機(jī)攜帶炸彈的能力和炸彈性能、續(xù)航能力等方面出發(fā)，對(duì)提升無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵字：多無(wú)
6、人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃兩元素優(yōu)化貪心算法無(wú)人機(jī)調(diào)度2目錄1.問(wèn)題重述51.1問(wèn)題背景.....................................51.2需要解決的問(wèn)題.................................62.模型的假設(shè)73.符號(hào)說(shuō)明84.問(wèn)題一（協(xié)同偵察）94.1問(wèn)題分析及模型建立..............................94.2問(wèn)題求解.....................................104.2.1加載S-1型載荷的無(wú)人機(jī)的航跡優(yōu)化...........
7、.......104.2.2加載S-2型載荷的無(wú)人機(jī)的航跡優(yōu)化..................124.2.3FY-1型無(wú)人機(jī)的綜合調(diào)度策略......................145.問(wèn)題二（協(xié)同通信）165.1問(wèn)題分析.....................................165.2問(wèn)題求解.....................................166.問(wèn)題三（協(xié)同作戰(zhàn)）176.1問(wèn)題分析.....................................176.2模型的建立...
8、.................................186.2.1第一步優(yōu)化問(wèn)題模型的建立.......................186.2.2第二步優(yōu)化問(wèn)題模型的建立................
