入侵目标追捕问题尤其是基于无线传感器网络的入侵目标追捕问题,由于其研究成果可以应用于战场态势感知、区域监控、目标追踪、重点区域防护等,在军事斗争中有着广阔的应用前景。本文的研究对象是一个用于无人值守区域监控、反击的多回路无线网络控制系统。在系统中,无线传感器网络实时提供入侵者及追击机器人的位置等信息,追击机器人根据控制信息追击并抓捕入侵者。论文从无线通信、计算机网络及现代控制理论出发,结合仿真和实验对面向入侵目标追捕的多回路无线网络控制系统的关键技术进行了研究。以尽量减少网络时延对控制系统的影响为出发点,在解决无线传感器网络提供位置信息的基础上,提出了多回路无线网络控制系统的网络调度与控制协同设计方法。论文的主要工作及创新点如下:论文首先根据研究对象的应用及功能特点,对系统结构和功能进行分析,从硬件和软件两个方面详细阐述了系统组成。依据系统的需要,设计并实现了基于无线传感器网络的多回路网络控制系统的试验平台,提出了本文研究的相关技术。针对时延对无线网络控制系统控制性能的影响,论文研究了无线网络控制系统实时通信问题。首先分析了无线网络控制系统中的通信协议,确认提高无线网络控制系统实时性的主要途径是实现实时MAC协议。论文在分析MAC协议实时性的基础上,提出了网络节点的时空相关性模型,设计了节点的优先级设置算法。在公平性原则的基础上,提出了基于优先级的实时MAC协议。基于更多应用的需要,论文提出了改进的具有强实时性的MAC协议,在试验平台上展开了无线网络控制系统的实时性实验。仿真及实验表明本文提出的MAC协议保证了数据的实时传输,减少了无线网络控制系统的传输时延。针对面向追捕问题的多回路无线网络控制系统目标位置信息来源基础,论文设计了无线网络控制系统的重要组成部分-无线传感器网络,研究了无线传感器网络定位技术。针对当前大规模无线传感器网络定位存在精度差、能耗高的缺点,本文设计了一种基于锚节点的定位算法。在已知网络拓扑信息的基础上,设计了最小连通访问覆盖节点集来简化网络拓扑结构,并采用遗传算法实现锚节点的最优运动轨迹规划;当网络拓扑信息未知时,提出了宽度优先算法和回溯式贪婪算法来求解锚节点的运动轨迹。在现有试验平台上,实现了不同测距误差下的无线传感器网络的定位实验。仿真实验及实物定位实验表明,与现有的定位算法相比,论文所提的定位算法具有较高的定位精度和定位效率,适合无线网络控制系统应用。针对无线网络控制系统中控制性能与网络性能互相耦合的问题,从网络调度与控制协同设计的视角研究了多回路无线网络控制系统。根据网络负载情况实时调度各回路控制器的采样周期,建立了变采样周期的随机时延网络控制系统模型,设计了无线网络控制系统的H∞控制器。论文根据跨层设计的思想,控制系统被看作网络协议的应用层,提出了基于跨层设计方法的多回路系统控制模型,数值仿真实例表明了该方法的有效性,从而达到优化设计的目的。最后论文总结了研究的主要工作及不足,提出了今后研究工作的重点。