论文研究-基于面向对象Petri网的无人机协同追踪系统建模.pdf

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从离散事件系统角度出发,基于动态角色配置的思想,提出了协同追踪过程中无人机在搜索、协助者、领导者和空闲四个角色之间切换,动态构建团队追踪地面移动目标的协同追踪策略,采用面向对象Petri网对无人机、移动目标以及协同追踪策略组成的协同追踪系统进行建模研究。利用改进的人工势场法作为无人机的追踪算法,设计了一种协同追踪的情景对协同追踪系统进行了仿真,仿真结果表明了系统建模的可行性。
第3期 谭申强,等:基于面向对象P网的无人机协同追踪系统建模 973 机和移动目标起始位置分别为无人机1(X=0,y=0)、无人机2 (X=6333y=1767)以移动H标(x=600,y=0),图中各曲 线是元人机和移动日标的运动轨迹。从仿真图可以看出,图7 很好地体珝了咱架无人机羊独组队追踪移动标一段肘间后, 另一架无人机也发现了这个移动目标,然后两架无人机重新组 队追踪移动目标的情况。 图3协同决策层 图4无人机模块 2.3移动目标模块 1600 移动日标主要足在地面不停地移动,只有当任务开始前或12 500 结后才转为静止状态。如图5所示,1为置移动目标静止信100 1O00. 息库所;O31为输出移动日标被置移动状态信息库所;S31为移 00 A 400 动状念a为静止状念;73为任务结束从移动状态置停止状 态/T32为从静止状态置移动状态。 1.5-1-0.500.5 -10 2.4协同追踪系统模型 (a二雄一图 (b)二维立体图 图7仿真图 在得到了各个子对象系统椟型后,就可以构造整个系统的 模型了。协同追踪系统模型如图6所示。G(j=1,2…9)表4结束语 示对象P网中不同对象之间信息传递的事件,l(i=123 j=1234)和O(=123=12345)的含义与图3-5 面向对象Pe网是应用面向对象思想对Pe网所作的 中含义相同。图6中:G1为协同决策层向无人机传送置领导扩展,具有描述复杂系统的能力。本文利用面向对象P网 者角色消息;为协同决策层向无人机传送置搜索角色消息, 角色消息:对协同追踪系统进行建模研究,很好地描述了无人机内各个 G为协同决策层向无人机传送置空闲角色消息;G为协同决状态的转换,以及协同策略在追踪过程中的应用。模型不仅层 策层向无人机传送置协助者角色消息;G为协同决策层向移次清晰,而且可以将系统的静态结构和动态过程用统一的形式 动目标传送置静止消息;G为无人机向协同决策层传送搜索进行描述,具有可重用性。通过简单的二追一仿真可以证明面 角色分配好消息;G为无人机向协同决策层传送领导老角色 向对象Pei树对协冋追琮系统建模的可行性。 分配好消息G为无人机向协同决策层传送协助者角色分配参考文献 好消息;G为移动目标向协同决策层传送移动状态分配的 [1 HEETER M, SCHRICK B, WHITACRE W, E a/. Cooperative 消息。 tracking of moving targets by a team o autonomous UAVs[ C]//Proc he 25th Digtal Avionics sy nference.[S.|.]:正EE 无人机 [2 SINHA A, KIRUBARAJAN T, BARSHAIOM Y. Autonomous ground target tracking by multiple cooperative UAVs[ C] //Proc IEEE Aero- In O pace Conference. [sL.]: IEEE 2005: 1-9 协同决菊G [3] MAGALI B, ELODIE C. Autnomous mission managemant for un- manned aen a vehicles eb/ol.[ 2008-0504. htTp: //ww. 移动标O [4 XU Dian-xiang PRItI B KEN G, a al. a Petri net based software archi tecture for UAV simul ation eB/ol].(2006-04-18)[2008- 图5移动目标模块 移动目标O 05-04.http:/7scholar.googlecn/scholar?hl=zh-cn&ir newwindow=1& cluster=1为916215785613668498. 图6读同追系统漠 [5]李淑瑟,王欢,李伟,等.基于动态角色的多移动目标围捕问题算 法研究[]].系统仿真学报,2006,18(2):3652-365,390 3仿真 [6]李九天;唐国金,梁彦刚.基于对象Pei网的导弹作战效能评估 方法[]],微计算机信息,2007,23(10-3):3-5. 为了验证系统模型的正狁性,本文以炳架无人机追踪地面 [刁]曹海旺,黄建国,胡方,基于对象P甽网的水下对抗系统建模 一个移动目标为例,采用∫离散事件系统仿真策略中的事件谢 []].系统仿真学报,2007,19(12):2642-2646,2653 度汯,对所建立的协同追踪系统模型进行了仿真。仿真中无人[8]胡松筠,陈燕,李晔,等基于面向对象Pe网的配送业务流程建 机所用的追踪算法为改进的人工势场法。 模[J]科学技术与工程,2006,6(2):229-232 由丁篇幅所限,下面设计一种无人机追踪地面移动目标的[9]周彤,洪炳铬,朴松昊等基于多机器人自组织协作的多目标跟 情况,体现无人机的协同性能,即两无人机杲一榘发现目标, 踪[]].高技术通讯,2007,17(12):1250-1255 [10 FREW E W, LAWRENCE D. Cooperative stand-off tracki ng of mo- 置领导者角色∏单独纽队追踪,而另一架继续搜索目标,某时 ving targets by a team of autonomous aircraft[ CI//Pr of AIAA 刻搜索状态的那架元人机也发现了这个冒标,然后两架无人机 Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhi bit. Sar 重新分配角色共同组队追踪日标,如图7所示。仿真中,元人 Francisco: S n], 2005

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