多无人机协同任务的规划.pdf

目录 1、摘要1 2、问题的重述2 3、无人机协同任务规划系统分析系统分析4 3.1 系统结构分析4 3.2 约束分析4 4、问题的分析6 4.1 问题一分析6 4.2 问题二分析6 4.3 问题三分析6 4.4 问题四分析7 4.5 问题五分析7 5、建模过程8 5.1 问题一的建模与解答8 5.2 问题二的建模与解答15 5.3 问题三的建模与解答16 5.4 问题四的建模与解答18 5.5 问题五的解答20 6、参考文献23 7、附录24 2016 年“华为杯”第十三届全国研究生 数学建模竞赛 题目 多无人机协同任务规划 1、摘要 无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一种具备自主飞行和独立执行任 务能力的新型作战平台，不仅能够执行军事侦察、监视、有哪些信誉好的足球投注网站、目标指向等非攻 击性任务，而且还能够执行对地攻击和目标轰炸等作战任务。随着无人机技术的 快速发展，越来越多的无人机将应用在未来战场。而多无人机任务规划是一个复 杂的多约束多目标优化问题，主要研究在满足无人机能力约束以及侦察任务需求 前提下，合理安排无人机资源在合适的时间对目标进行侦察，以提高无人机整体 的侦察效能。 本文就A 题给出的无人机任务规划概述进行研究，展开讨论、分析和设计相 应求解算法，利用编程和数学软件进行求解，为无人机的侦察任务拟制最佳的航 线和无人机调度策略，为侦察机安排最佳数量的通信中继无人机，并制定最佳的 任务规划使攻击方的无人机滞留防御方雷达有效探测去的时间最小，最后对模型 的算法复杂度进行分析，并提出需要改进的技术参数。 首先我们要考虑的是题中已知的条件，如无人机的巡航能力和目标群的雷达 有效探测距离，以及无人机基地的相关信息和目标群、无人机基地的位置示意图 等；然后我们通过MATLAB 软件，采用Floyd 算法和Prim 算法，分别分析了各个 目标群内部的最佳路径；其次，我们再结合草图，对10 个目标群进行划分，以 便为各个基地的无人机分配侦察的目标；最后，在结合无人机的自身限制条件来 拟定最佳航迹和无人机的调度策略。 关键字：无人机、最优路径、无人机协同任务、任务规划 1 2、问题的重述 （1）一旦有侦察无人机进入防御方某一目标群配属雷达探测范围，防御方 10 个目标群的配属雷达均开机对空警戒和有哪些信誉好的足球投注网站目标，并会采取相应对策，包括 发射导弹对无人机进行摧毁等，因此侦察无人机滞留防御方雷达探测范围内时间 越长，被其摧毁的可能性就越大。现需为FY-1 型无人机完成10 个目标群（共68 个目标）的侦察任务拟制最佳的路线和无人机调度策略（包括每架无人机起飞基 地、加载的载荷、起飞时间、航迹和侦察的目标），以保证侦察无人机滞留防御 方雷达有效探测范围内的时间总和最小。 （2 ）FY-1 型无人机对目标进行侦察时，须将侦察信息实时通过FY-2 型无人 机传回地面控制中心。鉴于50km 通信距离的限制，需安排多架FY-2 型无人机升 空，以保证空中飞行的侦察无人机随时与 FY-2 型无人机的通信。FY-2 型无人机 可同时与多架在其有效通信范围的侦察无人机通信并转发信息。为完成问题（1） 的侦察任务，至少安排多少架次的FY-2 型通信中继无人机。 （3 ）所有FY-1 型无人机现已完成侦察任务并返回基地，均可加载载荷S-3 用于为制导炸弹提供目标指示。现要求在7 个小时内（从第一架攻击无人机进入 防御方雷达探测范围内起，到轰炸完最后一个目标）完成对10 个目标群所有68 个地面目标的火力打击任务，如何进行任务规划以保证攻击方的无人机滞留防御 方雷达有效探测范围内的时间总和最小？请给出具体无人机任务规划结果（含每 架无人机飞行路线、FY-3 型无人机携带炸弹的具体清单和攻击的目标清单）。