本書系統(tǒng)性地介紹了無(wú)人飛行器制導(dǎo)控制與集群智能的相關(guān)理論方法及應(yīng)用。首先，綜述了無(wú)人飛行器、制導(dǎo)與控制、集群智能協(xié)同控制以及集群作戰(zhàn)應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀；其次，介紹了固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人飛行器、導(dǎo)彈、高超聲速無(wú)人飛行器、變體無(wú)人飛行器的制導(dǎo)與控制理論方法；接著，闡述了無(wú)人飛行器集群的自組織任務(wù)規(guī)劃、信息感知交互及運(yùn)動(dòng)控制方法的基本原理；然后，研究了無(wú)人飛行器集群協(xié)同偵察、對(duì)地打擊、飽和攻擊、空中對(duì)抗等典型作戰(zhàn)應(yīng)用；最后，分析了無(wú)人系統(tǒng)集群智能跨域協(xié)同的作戰(zhàn)概念和技術(shù)內(nèi)涵。
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目錄
“智能科學(xué)技術(shù)著作叢書”序
前言
第1章 緒論1
1.1 無(wú)人飛行器1
1.1.1 基本概念1
1.1.2 固定翼無(wú)人機(jī)2
1.1.3 旋翼無(wú)人飛行器4
1.1.4 導(dǎo)彈5
1.1.5 高超聲速無(wú)人飛行器7
1.1.6 變體無(wú)人飛行器8
1.2 制導(dǎo)與控制10
1.2.1 自主控制10
1.2.2 制導(dǎo)11
1.2.3 飛行控制13
1.3 集群智能協(xié)同控制16
1.3.1 自組織系統(tǒng)集群智能16
1.3.2 集群協(xié)同控制18
1.4 集群智能作戰(zhàn)應(yīng)用30
1.4.1 集群作戰(zhàn)概念30
1.4.2 協(xié)同偵察與監(jiān)視36
1.4.3 協(xié)同搜索與攻擊38
1.4.4 協(xié)同空戰(zhàn)對(duì)抗41
1.4.5 協(xié)同防御與反集群43
參考文獻(xiàn)46
第2章 固定翼無(wú)人機(jī)制導(dǎo)與控制50
2.1 數(shù)學(xué)建模分析50
2.1.1 動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組50
2.1.2 自然特性分析52
2.2 飛行控制53
2.2.1 經(jīng)典控制53
2.2.2 最優(yōu)控制54
2.2.3 預(yù)見(jiàn)控制55
2.2.4 滑�？刂�56
2.2.5 動(dòng)態(tài)逆控制57
2.2.6 反步控制58
2.2.7 自適應(yīng)控制59
2.2.8 智能控制60
2.3 故障診斷與容錯(cuò)控制63
2.3.1 故障診斷63
2.3.2 容錯(cuò)控制67
2.4 大迎角超機(jī)動(dòng)飛行69
2.4.1 大迎角超機(jī)動(dòng)特性分析69
2.4.2 大迎角超機(jī)動(dòng)飛行控制72
2.5 自動(dòng)著艦/回收73
2.5.1 著艦/回收方式73
2.5.2 著艦/回收引導(dǎo)系統(tǒng)75
2.5.3 著艦/回收飛行控制78
2.6 空中加油83
2.6.1 軟式空中加油83
2.6.2 硬式空中加油87
2.7 短距起飛垂直降落89
2.7.1 飛機(jī)基本構(gòu)型89
2.7.2 起降飛行控制90
參考文獻(xiàn)92
第3章 旋翼無(wú)人飛行器制導(dǎo)與控制96
3.1 單旋翼無(wú)人直升機(jī)96
3.1.1 系統(tǒng)建模96
3.1.2 飛行控制98
3.1.3 著艦引導(dǎo)與控制98
3.2 多旋翼無(wú)人飛行器101
3.2.1 系統(tǒng)建模101
3.2.2 飛行控制102
3.2.3 視覺(jué)引導(dǎo)移動(dòng)平臺(tái)自主起降104
3.2.4 視覺(jué)引導(dǎo)移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤109
3.3 傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人飛行器110
3.3.1 系統(tǒng)建模110
3.3.2 飛行控制111
3.4 共軸雙旋翼無(wú)人直升機(jī)113
3.5 旋翼/涵道風(fēng)扇無(wú)人直升機(jī)114
參考文獻(xiàn)116
第4章 導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制118
4.1 數(shù)學(xué)建模118
4.1.1 基本坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系118
4.1.2 非線性六自由度模型120
4.2 制導(dǎo)與控制122
4.2.1 制導(dǎo)原理122
4.2.2 彈目運(yùn)動(dòng)模型124
4.2.3 導(dǎo)引規(guī)律125
4.2.4 控制規(guī)律128
4.3 目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤131
4.3.1 目標(biāo)檢測(cè)131
4.3.2 目標(biāo)跟蹤133
4.4 武器目標(biāo)分配135
4.4.1 武器目標(biāo)分配原理135
4.4.2 態(tài)勢(shì)評(píng)估135
4.4.3 靜態(tài)武器目標(biāo)分配137
4.4.4 動(dòng)態(tài)武器目標(biāo)分配139
4.5 多彈協(xié)同制導(dǎo)146
4.5.1 協(xié)同制導(dǎo)原理146
4.5.2 時(shí)間約束獨(dú)立式協(xié)同制導(dǎo)147
4.5.3 時(shí)間和角度同時(shí)約束獨(dú)立式協(xié)同制導(dǎo)151
4.5.4 時(shí)間約束綜合式協(xié)同制導(dǎo)153
參考文獻(xiàn)156
第5章 高超聲速無(wú)人飛行器制導(dǎo)與控制158
5.1 數(shù)學(xué)建模分析158
5.1.1 飛行器模型建立158
5.1.2 飛行器復(fù)雜特性160
5.2 飛發(fā)一體參數(shù)化建模161
5.2.1 幾何建模161
5.2.2 機(jī)理建模163
5.2.3 代理建模166
5.3 軌跡優(yōu)化166
5.3.1 爬升軌跡優(yōu)化166
5.3.2 再入軌跡優(yōu)化169
5.4 飛行控制171
5.4.1 自適應(yīng)控制171
5.4.2 滑�？刂�174
5.4.3 控制技術(shù)展望175
參考文獻(xiàn)177
第6章 變體無(wú)人飛行器制導(dǎo)與控制179
6.1 基本變形原理179
6.1.1 概念與分類179
6.1.2 總體特性180
6.1.3 關(guān)鍵技術(shù)182
6.2 變形結(jié)構(gòu)與材料183
6.2.1 自適應(yīng)結(jié)構(gòu)183
6.2.2 智能材料186
6.3 常規(guī)變體飛行器187
6.3.1 動(dòng)力學(xué)建模187
6.3.2 飛行控制188
6.4 可變翼空天飛行器191
6.4.1 小翼伸縮特性191
6.4.2 軌跡優(yōu)化192
6.4.3 飛行控制194
6.5 變后掠翼空天飛行器196
6.5.1 變后掠翼特性196
6.5.2 氣動(dòng)模型辨識(shí)198
6.5.3 飛行控制200
參考文獻(xiàn)201
第7章 無(wú)人飛行器集群智能協(xié)同控制204
7.1 自組織系統(tǒng)模型框架204
7.2 協(xié)同任務(wù)規(guī)劃207
7.2.1 基于市場(chǎng)機(jī)制的任務(wù)分配207
7.2.2 基于群體智能優(yōu)化的任務(wù)分配211
7.2.3 基于RRT-Connect的自主航跡規(guī)劃213
7.3 信息感知與交互214
7.3.1 環(huán)境信息感知214
7.3.2 集群內(nèi)部信息交互215
7.3.3 信息交互網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?16
7.4 高等級(jí)集群控制218
7.4.1 高等級(jí)運(yùn)動(dòng)模型218
7.4.2 基于自組織行為的集群控制220
7.4.3 基于一致性控制的集群控制224
7.4.4 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的集群控制227
7.4.5 基于群體智能優(yōu)化的集群控制230
7.5 低等級(jí)集群控制232
7.5.1 低等級(jí)運(yùn)動(dòng)模型232
7.5.2 基于制導(dǎo)控制一體化的集群控制234
7.5.3 基于制導(dǎo)控制分離的集群控制235
參考文獻(xiàn)238
第8章 無(wú)人飛行器集群智能協(xié)同作戰(zhàn)240
8.1 集群協(xié)同廣域點(diǎn)目標(biāo)偵察240
8.1.1 點(diǎn)目標(biāo)協(xié)同偵察任務(wù)240
8.1.2 基于人工勢(shì)場(chǎng)與蟻群優(yōu)化的協(xié)同偵察242
8.2 集群協(xié)同廣域面目標(biāo)偵察247
8.2.1 面目標(biāo)協(xié)同偵察任務(wù)247
8.2.2 基于粒子群優(yōu)化與Dubins曲線的協(xié)同偵察249
8.3 集群協(xié)同對(duì)地打擊252
8.3.1 對(duì)地協(xié)同打擊任務(wù)252
8.3.2 基于合同網(wǎng)與RRT-Connect的協(xié)同打擊254
8.4 集群協(xié)同突防打擊258
8.4.1 協(xié)同突防打擊任務(wù)258
8.4.2 全系統(tǒng)防御下的集群突防259
8.4.3 基于人工勢(shì)場(chǎng)的協(xié)同突防打擊260
8.4.4 基于狼群優(yōu)化的協(xié)同突防打擊262
8.4.5 基于混合人工勢(shì)場(chǎng)-狼群優(yōu)化的協(xié)同突防打擊264
8.5 集群協(xié)同飽和攻擊266
8.5.1 協(xié)同飽和攻擊任務(wù)266
8.5.2 基于Dubins曲線的潛行抵近267
8.5.3 基于一致性控制的合圍等待268
8.5.4 全系統(tǒng)防御下的集群突防269
8.5.5 基于Dubins曲線與一致性控制的飽和攻擊270
8.6 集群協(xié)同空戰(zhàn)對(duì)抗271
8.6.1 協(xié)同空戰(zhàn)對(duì)抗任務(wù)272
8.6.2 基于自適應(yīng)模擬退火-遺傳優(yōu)化的協(xié)同對(duì)抗273
8.6.3 基于蘭徹斯特方程-粒子群優(yōu)化的協(xié)同對(duì)抗275
參考文獻(xiàn)280
第9章 無(wú)人系統(tǒng)集群智能跨域協(xié)同281
9.1 跨域協(xié)同作戰(zhàn)概念281
9.2 跨域無(wú)人系統(tǒng)284
9.2.1 無(wú)人系統(tǒng)分類284
9.2.2 無(wú)人系統(tǒng)自主等級(jí)286
9.2.3 無(wú)人系統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)287
9.2.4 人在回路288
9.3 跨域協(xié)同指揮與控制290
9.3.1 目標(biāo)與要求290
9.3.2 指揮與控制結(jié)構(gòu)292
9.3.3 通信與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)297
9.4 跨域協(xié)同任務(wù)模式299
9.4.1 空中/地面無(wú)人系統(tǒng)協(xié)同299
9.4.2 空中/水面/水下無(wú)人系統(tǒng)協(xié)同302
參考文獻(xiàn)306
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