智能無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)
智能無人機(jī)集群是未來無人化時(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)。本書緊密圍繞智能無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)展開闡述，主要介紹作者在該領(lǐng)域的系列研究工作。全書共9章，首先分析了無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)的地位作用、歸納總結(jié)了無人機(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章無人機(jī)集群的神經(jīng)系統(tǒng)1
1.1無人機(jī)集群的發(fā)展及趨勢(shì)4
1.1.1無人機(jī)集群發(fā)展概況4
1.1.2集群協(xié)同帶來的優(yōu)勢(shì)6
1.1.3無人機(jī)集群發(fā)展趨勢(shì)8
1.2無人機(jī)集群協(xié)同面臨的挑戰(zhàn)10
1.2.1遙控協(xié)同模式面臨的問題10
1.2.2預(yù)先編程協(xié)同模式面臨的問題11
1.2.3仿生物群體智能協(xié)同面臨的問題12
1.3無人機(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無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化研究現(xiàn)狀25
2.4.4無人機(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章無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的挑戰(zhàn)與潛力34
3.1無人機(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)均衡的無人機(jī)集群頻譜資源匹配優(yōu)化65
5.2.1問題引入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)能博弈的無人機(jī)集群頻譜分配優(yōu)化78
5.3.1問題引入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)制的無人機(jī)集群頻譜分配優(yōu)化104
5.5.1問題引入104
5.5.2模型建立105
5.5.3無人機(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開放性討論132
參考文獻(xiàn)33
第6章智能無人機(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問題引入146
智能無人機(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開放性討論209
參考文獻(xiàn)210
第7章智能無人機(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開放性討論260
參考文獻(xiàn)261
第8章智能無人機(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面向能量效率的無人機(jī)集群拓?fù)鋬?yōu)化266
8.2.1問題分析266
8.2.2模型建立267
8.2.3基于功率控制的無人機(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人機(jī)集群拓?fù)鋬?yōu)化282
8.3.1問題分析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開放性討論296
參考文獻(xiàn)297
第9章智能無人機(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無人機(jī)集群輔助災(zāi)害管理305
9.3.2無人機(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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