智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)
智能無(wú)人機(jī)集群是未來(lái)無(wú)人化時(shí)代大國(guó)戰(zhàn)略技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)之一。集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)集群智能協(xié)同、發(fā)揮集群數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)。本書(shū)緊密圍繞智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)闡述，主要介紹作者在該領(lǐng)域的系列研究工作。全書(shū)共9章，首先分析了無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)的地位作用、歸納總結(jié)了無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、梳理了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的挑戰(zhàn)與潛力，在此基礎(chǔ)上提出了智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化在目標(biāo)、機(jī)制、方法等方面的新思考。然后分別針對(duì)資源分配、數(shù)據(jù)接入、路由選擇、拓?fù)鋬?yōu)化等幾個(gè)關(guān)鍵主題，詳細(xì)介紹相關(guān)的問(wèn)題分析、模型建立、算法設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后介紹了智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的場(chǎng)景運(yùn)用。
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目錄
前言
第1章無(wú)人機(jī)集群的神經(jīng)系統(tǒng)1
1.1無(wú)人機(jī)集群的發(fā)展及趨勢(shì)4
1.1.1無(wú)人機(jī)集群發(fā)展概況4
1.1.2集群協(xié)同帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)6
1.1.3無(wú)人機(jī)集群發(fā)展趨勢(shì)8
1.2無(wú)人機(jī)集群協(xié)同面臨的挑戰(zhàn)10
1.2.1遙控協(xié)同模式面臨的問(wèn)題10
1.2.2預(yù)先編程協(xié)同模式面臨的問(wèn)題11
1.2.3仿生物群體智能協(xié)同面臨的問(wèn)題12
1.3無(wú)人機(jī)集群自主協(xié)同的基礎(chǔ)保證13
1.3.1信息共享的途徑是網(wǎng)絡(luò)13
1.3.2決策動(dòng)作的協(xié)調(diào)靠網(wǎng)絡(luò)14
1.3.3集群決策的基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)14
2.4.3無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化研究現(xiàn)狀25
2.4.4無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化研究現(xiàn)狀26
參考文獻(xiàn)30
第3章無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的挑戰(zhàn)與潛力34
3.1無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的新挑戰(zhàn)34
3.1.1多維動(dòng)態(tài)35
3.1.2能力約束36
3.1.3信息缺失37
3.2無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的新潛力38
3.2.1網(wǎng)絡(luò)彈性38
3.2.2集體主義39
3.2.3智能學(xué)習(xí)39
參考文獻(xiàn)40
第4章智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的新思考41
4.1任務(wù)驅(qū)動(dòng)：智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目標(biāo)指引41
4.2通控一體：智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的探索思路46
4.3群體智能：智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要途徑50
4.4博弈學(xué)習(xí)：智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要方法52
4.4.1博弈論基本概念52
4.4.2博弈論在無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用54
4.4.3學(xué)習(xí)算法與博弈理論的結(jié)合55
參考文獻(xiàn)56
第5章智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)頻譜資源分配61
5.1引言61
5.1.1概述61
5.1.2本章主要內(nèi)容64
5.2基于相關(guān)均衡的無(wú)人機(jī)集群頻譜資源匹配優(yōu)化65
5.2.1問(wèn)題引入65
5.2.2模型建立66
5.2.3資源需求-供應(yīng)匹配優(yōu)化博弈和相關(guān)均衡69
5.2.4基于悔恨匹配過(guò)程的分布式學(xué)習(xí)算法72
5.2.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析73
5.2.6小結(jié)78
5.3基于勢(shì)能博弈的無(wú)人機(jī)集群頻譜分配優(yōu)化78
5.3.1問(wèn)題引入78
5.3.2模型建立79
5.3.3基于勢(shì)能博弈的自組織頻譜接入方法81
5.3.4實(shí)現(xiàn)納什均衡的多智能體學(xué)習(xí)算法83
5.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析84
5.3.6小結(jié)88
5.4基于協(xié)同自治的密集集群網(wǎng)絡(luò)頻譜決策優(yōu)化88
5.4.1問(wèn)題引入88
5.4.2模型建立90
5.4.3基于分治決策的資源分配機(jī)制91
5.4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析98
5.4.5小結(jié)104
5.5基于團(tuán)購(gòu)機(jī)制的無(wú)人機(jī)集群頻譜分配優(yōu)化104
5.5.1問(wèn)題引入104
5.5.2模型建立105
5.5.3無(wú)人機(jī)集群重疊聯(lián)盟形成博弈108
5.5.4仿真結(jié)果及分析113
5.5.5小結(jié)117
5.6基于聯(lián)盟圖博弈的多跳數(shù)據(jù)傳輸分配優(yōu)化117
5.6.1問(wèn)題引入117
5.6.2模型建立118
5.6.3博弈模型設(shè)計(jì)121
5.6.4算法設(shè)計(jì)125
5.6.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析126
5.6.6小結(jié)131
5.7開(kāi)放性討論132
參考文獻(xiàn)33
第6章智能無(wú)人機(jī)集群業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸動(dòng)態(tài)接入140
6.1引言140
6.1.1概述140
6.1.2本章主要內(nèi)容145
6.2面向無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的最優(yōu)序貫機(jī)會(huì)頻譜接入146
6.2.1問(wèn)題引入146
智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)
6.2.2模型建立147
6.2.3業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型150
6.2.4最優(yōu)序貫檢測(cè)次序152
6.2.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析154
6.2.6小結(jié)156
6.3面向異構(gòu)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集群合作勢(shì)能博弈接入157
6.3.1問(wèn)題引入157
6.3.2模型建立158
6.3.3面向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的本地合作勢(shì)能博弈162
6.3.4算法設(shè)計(jì)164
6.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析170
6.3.6小結(jié)174
6.4基于集群業(yè)務(wù)合作的時(shí)頻二維函數(shù)化聯(lián)盟博弈接入175
6.4.1問(wèn)題引入175
6.4.2模型建立176
6.4.3業(yè)務(wù)合作聯(lián)盟博弈180
6.4.4業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)聯(lián)盟形成算法182
6.4.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析187
6.4.6小結(jié)192
6.5面向集群異構(gòu)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的自組織業(yè)務(wù)匹配序貫接入192
6.5.1問(wèn)題分析192
6.5.2模型建立193
6.5.3面向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的序貫接入博弈模型198
6.5.4面向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的序貫接入決策分布式學(xué)習(xí)算法199
6.5.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析203
6.5.6小結(jié)209
6.6開(kāi)放性討論209
參考文獻(xiàn)210
第7章智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)路由選擇218
7.1引言218
7.1.1概述218
7.1.2本章主要內(nèi)容223
7.2面向傳輸時(shí)延優(yōu)化的路由選擇223
7.2.1問(wèn)題分析223
7.2.2模型建立224
7.2.3基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的無(wú)人機(jī)集群路由算法設(shè)計(jì)225
7.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析229
7.2.5小結(jié)238
7.3面向多個(gè)屬性聯(lián)合優(yōu)化的路由選擇239
7.3.1問(wèn)題分析239
7.3.2模型建立239
7.3.3基于熵權(quán)法的多屬性路由決策241
7.3.4多屬性聯(lián)合深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)242
7.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析247
7.3.6小結(jié)252
7.4考慮任務(wù)屬性優(yōu)先級(jí)的路由選擇253
7.4.1問(wèn)題分析253
7.4.2屬性優(yōu)先級(jí)分析253
7.4.3基于屬性優(yōu)先級(jí)的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)254
7.4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析257
7.4.5小結(jié)260
7.5開(kāi)放性討論260
參考文獻(xiàn)261
第8章智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化265
8.1引言265
8.1.1概述265
8.1.2本章主要內(nèi)容266
8.2面向能量效率的無(wú)人機(jī)集群拓?fù)鋬?yōu)化266
8.2.1問(wèn)題分析266
8.2.2模型建立267
8.2.3基于功率控制的無(wú)人機(jī)集群覆蓋部署269
8.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析276
8.2.5拓展分析282
8.2.6小結(jié)282
8.3面向高效信息傳輸?shù)臒o(wú)人機(jī)集群拓?fù)鋬?yōu)化282
8.3.1問(wèn)題分析282
8.3.2模型建立283
8.3.3覆蓋效用最優(yōu)的聯(lián)盟形成博弈286
8.3.4基于帕累托的聯(lián)盟部署算法290
8.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析291
8.3.6小結(jié)296
8.4開(kāi)放性討論296
參考文獻(xiàn)297
第9章智能無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的場(chǎng)景運(yùn)用299
9.1引言299
9.2輔助通信299
9.2.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)301
9.2.2信道特征302
9.2.3技術(shù)研究要點(diǎn)303
9.3災(zāi)害管理和應(yīng)急救援305
9.3.1無(wú)人機(jī)集群輔助災(zāi)害管理305
9.3.2無(wú)人機(jī)集群輔助應(yīng)急救援309
9.4空中物聯(lián)網(wǎng)312
9.4.1無(wú)人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)312
9.4.2編隊(duì)控制313
9.4.3物聯(lián)數(shù)據(jù)融合313
9.5安全監(jiān)控314
9.5.1無(wú)人機(jī)安全監(jiān)控概述314
9.5.2系統(tǒng)構(gòu)成315
9.5.3運(yùn)用例317
9.6醫(yī)療服務(wù)319
9.6.1無(wú)人機(jī)的醫(yī)療應(yīng)用場(chǎng)景319
9.6.2技術(shù)要點(diǎn)321
參考文獻(xiàn)322
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