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内容简介

本书针对典型使命任务下集群无人机RMS分析与评估这一复杂问题，分析了集群行为下无人机体系演化和运行规律、任务变化和功能时变规则，开展了集群无人机任务参数与模型、集群无人机RMS参数与模型及集群无人机RMS分析评估等方面的研究。全书共分10章，其中第1章概述了研究背景、研究现状和研究内容，第2章建立了集群无人机RMS分析与评估工作研究框架。第3章到第5章分析构建集群无人机任务参数，研究给出任务概念建模和任务参数建模方法。第6章到第8章给出了集群无人机RMS参数与模型构建方法。第9章和第10章研究提出了集群无人机RMS三类评估方法并提出了基于综合研讨厅的集群无人机RMS评估系统设计方法。

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ISBN：9787121517969

开本：16开

页数：200

字数：12.5

本书目录

第1 章 绪论1
1.1 集群无人机概述1
1.2 国内外研究现状2
1.2.1 无人机发展概况2
1.2.2 集群无人机研究现状3
1.2.3 任务概念建模研究现状5
1.2.4 体系RMS 参数研究现状9
1.2.5 体系RMS 模型研究现状 10
1.2.6 分析与总结 12
1.3 本书结构及主要内容 12
第2 章 集群无人机RMS 分析与评估框架研究 15
2.1 无人机系统概述 15
2.1.1 无人机系统的组成 15
2.1.2 无人机系统的分类 15
2.2 集群无人机与集群无人机体系 16
2.2.1 集群、无人集群与集群作战 16
2.2.2 集群无人机的特点与样式 18
2.2.3 集群无人机体系的定义与特性 21
2.2.4 集群无人机体系的结构 24
2.3 集群无人机体系可靠性 27
2.3.1 集群无人机体系故障的概念 27
2.3.2 集群无人机体系可靠性定义与度量 31
2.3.3 集群无人机体系可靠性的静态与动态演化 31
2.4 集群无人机RMS 分析与评估框架构建 32
2.4.1 集群无人机RMS 工作三维分析 32
2.4.2 集群无人机RMS 分析与评估研究框架构建 33
第3 章 面向装备保障的使用任务与使用任务系统 35
3.1 面向装备保障的使用任务系统建模问题的引入 35
3.2 使用任务与使用任务系统的定义 36
3.2.1 使用任务的定义 36
3.2.2 使用任务系统的定义 37
3.3 使用任务系统的分析 38
3.4 使用任务系统研究问题域分析 39
3.5 使用任务系统模型分析 41
3.5.1 使用任务系统模型架构 41
3.5.2 使用任务系统各模型之间的关系 42
第4 章 集群无人机任务分析与参数选择 43
4.1 无人机典型任务分析 43
4.1.1 无人机平台级任务示例 43
4.1.2 单一功能型集群无人机任务示例 44
4.1.3 混合型集群无人机任务示例 45
4.1.4 集群无人机体系层任务示例 46
4.1.5 任务特点分析 48
4.2 集群无人机任务参数分析与确定 48
4.2.1 任务参数分析 48
4.2.2 任务参数集合确定 51
4.3 度量无人机任务变化的几类典型参数 52
第5 章 集群无人机任务系统概念模型研究 53
5.1 任务系统概念建模分析 53
5.1.1 需求分析 53
5.1.2 概念模型 53
5.1.3 建模方法 54
5.2 任务系统层次结构模型及其建模方法 55
5.2.1 描述元素 55
5.2.2 语法规则 56
5.2.3 建模步骤 56
5.3 任务时序模型及其建模方法 57
5.3.1 建模分析 57
5.3.2 任务分解 58
5.3.3 建模语言 60
5.3.4 建模步骤 64
5.4 任务逻辑关系模型及其建模方法 64
5.4.1 建模分析 64
5.4.2 建模语言 65
5.4.3 建模步骤 67
5.5 任务系统概念模型示例 68
第6 章 集群无人机任务参数模型研究 74
6.1 任务时间参数模型 74
6.1.1 基于邻接关系的任务时间模型 74
6.1.2 基于逻辑关系的任务时间模型 75
6.2 任务量参数模型 75
6.2.1 基于邻接关系的任务量模型 75
6.2.2 基于逻辑关系的任务量模型 76
6.3 任务完成概率模型 77
6.3.1 基于邻接关系的任务完成概率模型 77
6.3.2 基于逻辑关系的任务完成概率模型 78
第7 章 集群无人机RMS 参数分析与选取 80
7.1 参数构建的基本原则 80
7.2 单元层和平台层RMS 参数的选取 81
7.3 集群层和体系层RMS 参数的选取 83
第8 章 集群无人机RMS 模型研究 85
8.1 当前成熟的RMS 模型概述 85
8.2 平台层RMS 模型的构建 87
8.2.1 建模分析 87
8.2.2 建模方法 87
8.2.3 建模过程 88
8.3 集群层RMS 模型的构建 95
8.3.1 建模分析 95
8.3.2 建模方法 96
8.3.3 建模过程 97
第9 章 集群无人机RMS 典型参数模型研究100
9.1 时间类参数模型100
9.1.1 准备时间参数100
9.1.2 任务在线响应时间101
9.2 概率类参数模型103
9.2.1 集群任务成功概率103
9.2.2 其他概率型参数104
9.3 其他类型参数模型105
9.3.1 部署性参数105
9.3.2 任务效能106
9.4 任务可靠度模型107
9.4.1 集群任务可靠度107
9.4.2 体系任务可靠度109
9.4.3 任务可靠度计算示例110
第10 章 集群无人机RMS 评估方法研究114
10.1 集群无人机RMS 评估概述114
10.1.1 集群无人机RMS 评估的内涵114
10.1.2 集群无人机RMS 评估的特点114
10.1.3 集群无人机RMS 评估问题分析115
10.1.4 集群无人机RMS 评估问题研究117
10.1.5 集群无人机RMS 评估体系构建原则120
10.2 集群无人机RMS 评估方法120
10.2.1 定性评估方法120
10.2.2 定量评估方法130
10.2.3 综合评估方法142
10.3 装备综合保障方案评估模型160
10.3.1 装备综合保障方案评估组织模型160
10.3.2 装备综合保障方评估流程模型164
10.3.3 装备综合保障方案评估资源模型176
第11 章 集群无人机RMS 评估系统设计179
11.1 设计目标与设计原则179
11.2 系统分析179
11.3 系统设计181
11.4 集群无人机装备综合保障方案评估问题分析187
参考文献188

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前言

集群无人机基于生物集群行为，以单个无人机间通过彼此的感知交互、信息传递、协同工作在险恶的环境下可以低成本完成多样性的复杂任务。集群无人机不仅在军事方面用途广泛，因其在分解重大任务方面“化整为零”的特点和相互协作最终达到倍增效益的能力，同样适用于民用领域，当前已经在快递物流、农业、应急救援、遥感与对地观测、高速公路巡逻、管道巡检等民用领域崭露头角。
集群无人机的任务环境多变，执行的任务目标和优先级呈动态变化，集群中的成员在任务中不断加入、退出，以及可能出现的故障，会带来集群无人机体系在任务中的动态变化，形成了任务多变、功能时变、结构多变等特点。随着涉及无人机和任务目标数的增加，集群无人机RMS 分析与评估问题越来越复杂，已成为制约无人机行业和集群无人机体系发展急需解决的关键问题。本书从该问题入手，分析集群行为下无人机体系演化和运行规律、任务变化和功能时变规则，确定研究框架，开展集群无人机的任务参数分析、概念建模与参数建模、RMS 参数体系与模型构建、体系RMS 综合评估等技术研究，为解决集群无人机RMS 分析与评估问题提供了理论方法和技术手段。
全书共11 章。第1 章介绍了本书的研究背景与研究目标，综述了国内外相关领域研究现状，总结了本书结构和主要内容。第2 章分析了无人机系统的组成与分类、明确了集群无人机及体系的相关概念，给出了集群无人机体系可靠性的概念并开展了内涵和外延分析，最后分析建立了集群无人机RMS 分析与评估工作的研究框架。第3 章引入使用任务系统的建模问题，定义了使用任务与使用任务系统，界定了使用任务系统建模问题域。第4 章到第6 章针对集群无人机典型任务，分析构建其任务参数集合，进而给出集群无人机任务的概念建模和参数建模方法，并结合示例进行分析。第7 章到第9 章提出了集群无人机RMS 参数构建方法，建立各层RMS 参数集，开展集群无人机RMS 建模方法研究并建立不同类型参数的RMS 模型。第10 章和第11 章开展了集群无人机RMS 评估问题的概念及内涵和外延分析，提出定性评估方法、定量评估方法及定性定量结合的综合评估方法，最后给出基于综合研讨厅的集群无人机RMS 评估系统设计方法。
本书由聂成龙教授（第1～3 章、第7～10 章）、李娜副教授（第4～5 章）、徐英博士（第6 章）和王枭博士（第11 章）共同撰写，聂成龙教授负责全书统稿、校对与修改。本书可供高等院校无人机工程、可靠性系统工程、维修性工程、装备保障工程相关专业的本科生和研究生阅读，也可供对集群无人机任务建模、RMS 建模与分析评估等问题感兴趣的研究人员和工程技术人员阅读参考。
本书的撰写和出版不仅得到了齐鲁理工学院的专项资助，还得到了国家重点研发计划“工业软件”专项一“链主企业管控的产业链协同平台研发及应用示范—产业链协同设计与虚实融合联调技术”（2024YFB3312302）和山东省重点研发计划（竞争性创新平台）—大数据驱动的塑料注射成型过程智能监控与产品质量检测技术研究（2024CXPT011）的人员支持和经费支持。此外，山东省工业大数据与智能制造重点实验室、于永利教授、董岳高级工程师、封会娟教授和胡仁喜博士等人也给予了坚定的支持，并提出了许多宝贵的意见，在此深表感谢。
由于著者水平有限，书中缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正。

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