基于改进蒙特卡洛树搜索的无人机目标分配与突防决策方法

针对多无人机任务规划问题,在多种约束与机动动作下,进行目标分配和突防决策统一建模与优化求解方法研究。首先,基于无人机自身优势、目标威胁以及突防概率分别建立目标分配优化函数和突防决策优化函数;然后,利用线性加权法将两者融合,形成多无人机协同任务规划统一目标函数;其次,在强化学习框架下,分阶段构建协同任务规划的状态空间和动作空间,并根据统一目标函数设计奖励函数;提出一种改进的蒙特卡洛树搜索强化学习算法,在统一目标函数最大收益下实现对无人机目标分配和突防决策问题的求解;最后,通过对比仿真实验验证所提出的方法的时效性和最优性。研究结果表明：相较于传统方法,所提出的方法在提升收敛程度的同时,将训练时间减少了15%。     

近距空中支援中无人机目标分配问题研究

利用无人机实施近距空中支援作战是当前研究的重点,需针对复杂战场环境对实行多目标火力打击的无人机进行路径优化与目标分配。综合考虑无人机飞行高度、不同武器挂载、目标类型及各项指标、威胁区威胁代价、作战时间代价等因素,构建目标毁伤综合指标提高非对称打击效能,设置威胁区安全阈值提高路径有效性分析,采取自适应权重粒子群协同优化算法求解单无人机单目标航迹总代价,采取0-1规划法求解多无人机对多目标的不平衡任务分配方案,为近距空中支援任务中多无人机对多目标的分配提供决策支撑。     

基于多目标MQABC算法的无人机协同任务分配

针对多无人机协同任务分配问题经过单目标简化后对决策处理存在片面性和主观性等问题,提出了一种利用多目标自适应快速人工蜂群算法对其进行处理的方法.首先,建立多目标无人机协同任务分配模型;其次通过建立外部种群的约束处理技术及重置Harmonic平均距离循环策略对自适应快速人工蜂群算法(ABCSGQ)进行改进.另外通过定义自主决策准则引导多目标任务分配的方案选取.仿真实验结果表明:相比于多目标人工蜂群算法及非支配排序遗传算法,改进算法具有较好的分布性、收敛性及更高效的求解能力.     

系统可靠度的多目标最优分配方法

本文从可靠性的角度讨论系统最优化问题，在分别对工程结构造价最低，使用过程中期望效益最大，期望损失最小这三个单目标进行系统可靠度最优分配后，提出了多目标最优的系统可靠度分配方法，最后用一个算例进行了说明。     

多无人机模糊态势的分布式协同空战决策

针对不确定环境下的多无人机协同攻击多目标的空战问题给出了一种分析方法.首先通过分析不确定环境下的无人机空战态势,建立了多无人机模糊态势的任务分配模型.然后提出了异步一致性拍卖算法,将目标收益作为竞标的依据,给出了不确定环境下的多无人机协同攻击多目标的分布式空战决策方法.仿真结果表明,该算法在双方机群较大时能够实现快速收敛,提高了空战效率与资源利用率,且具有良好的稳定性和可扩展性.     

多机协同空战目标分配算法

通过对多机协同空战中目标分配的分析，建立了目标优化分配的数学模型，并用标准遗传算法来求解该问题，模拟结果表明该算法能有效解决分配问题的有效性，最后通过应用“好，，基因遗传算子对遗传算法进行改进。仿真结果表明，“好”基因遗传算子的搜索效率较改进前提高了近60％，这一优势在目标数量较大时尤为明显。     

群无人机动态环境分布式持续覆盖算法

动态环境具有多变性和不确定性,为将动态环境的不确定性控制在一定范围内,需要群无人机对其进行持续覆盖以便完成感知、监视、侦察等任务.提出了一种考虑无人机飞行动力学约束的分布式协同覆盖算法,无需先验知识、无需事先进行路径规划.各无人机独立地根据局部感知和局部通信所获信息进行在线覆盖决策,使整个群无人机系统涌现出持续覆盖行为.提出的方法通信次数少,仅需邻居无人机的位置信息进行合作,且对无人机的前飞航向没有数量约束.仿真结果表明,此分布式算法可实现群无人机对动态环境的持续覆盖,算法性能稳定,具有很好的灵活性和可扩展性.      

特殊布局无人机多目标气动外形优化设计

从无人机外形设计的总体、气动设计要求出发,根据多目标优化的基本概念,将Pareto方法与遗传优化搜索相结合,并采用了群体排序、基于共享机制的小生境等技术,使解集具有良好分布特性。在此基础上建立了一套可满足无人机气动外形综合优化设计优化模型和优化方法。针对无人机外形优化设计要求,提出了复杂外形参数化和设计变量的选取原则。根据某无人机的设计要求,以亚声速和超声速气动特性为设计目标的无人机外形综合优化设计,取得了良好的优化设计结果。     

基于改进的多目标量子行为粒子群优化算法的多无人机协同任务分配

为在给定的时间内以最小代价和最大效益完成任务,建立了多无人机协同任务分配问题的多目标优化模型.采用改进的多目标量子行为粒子群优化算法求解最优任务分配方案,定义了一种从所求候选方案中选取最优分配方案的自主选择准则.对比分析多目标粒子群优化、多目标进化算法和该文算法所求的最优分配方案.仿真结果表明该文算法能够较快地求解问题,而且所求最优任务分配方案的性能优于其它三种算法.     

对运动船舶的多无人机协同查证路径规划方法

为解决无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)对运动船舶进行查证面临的最优路径生成问题,设计了一种面向运动目标的多无人机路径规划方法,通过模拟退火算法对查证路径进行优化,确定完成查证任务所需的最少无人机数量、查证序列和运动路径。结果表明：所设计的方法能够生成满足时间约束的多无人机协同运动船舶查证路径,可为海事监管领域开展无人机路径规划应用及优化资源配置提供技术支撑。     

文化算法在有人/无人机协同作战目标分配中的应用

针对有人/无人机协同作战目标分配问题,基于文化算法提出一种遗传算法和离散粒子群算法相结合的目标分配方法。根据有人/无人机协同目标分配问题的特性,结合文化算法的基本框架,建立了遗传算法和离散粒子群算法的交互机制,充分利用遗传算法和离散粒子群算法对优化问题的搜索能力,改善了2种算法易陷入局部最优的缺点,对约束条件下的有人/无人机协同作战目标分配问题进行了有效求解。实验结果表明,基于遗传和离散粒子群相结合的文化算法优于遗传算法和粒子群算法,收敛速度更快,能够快速找到目标分配问题的最优解。     

多无人机协同机场驱鸟任务分配

为解决传统机场驱鸟效率不高的问题,将多无人机协同技术引入该领域,基于自创的“伏击法”的驱鸟策略完成任务规划建模,并设计了一种基于遗传算法的任务分配方法。分别引入了推理树分析法和模糊逻辑分析法对参数进行优化选择,评价鸟击威胁和无人机拦截效率这两个任务规划的前置条件。设计了多个约束条件以保证任务规划的实际效果,并基于比例导引制导律对无人机执行任务时间进行估计。仿真实例表明,该方法在多个约束条件和同时面临多个鸟类目标的条件下,能有效完成多无人机协同驱鸟任务分配工作。     

一种间断观测下的无人机地面目标跟踪方法

提出了一种基于贝叶斯滤波器和适航地图的跟踪算法(BF-Hmap),解决间断观测下的无人机地面目标跟踪问题.采用基于中心线和梯度图的快速道路提取算法生成目标适航地图,该图描述了地面目标与当前地形相关的运动能力.采用贝叶斯滤波器分两步在线更新目标状态的后验概率分布,即在预测阶段考虑适航地图对目标运动的约束,以及在估计阶段充分利用目标的所有观测信息.仿真结果表明,在间断观测下该算法对地面机动目标有着良好的跟踪效果.     

面向无人机视频分析的车辆目标检测方法

提出一种将航拍车辆视频预处理与轻量化目标检测模型结合的级联方式.首先,针对无人机拍摄的车辆视频数据大量冗余的问题,在边缘设备设置一个两级过滤器,通过帧的像素级及结构性差异过滤大量冗余帧,从而大幅减少传输到后端的检测模型的帧数;其次,针对高精度目标检测模型时延高的问题,采用通道剪枝与层剪枝结合的方法压缩YOLOv3模型并部署在PC端,实现时延和精度的均衡.实验结果表明:两级过滤器能够有效过滤90%以上的冗余帧数,相较于原模型,压缩模型在精度仅下降2%左右的情况下,检测速度提高78.3%,达到36.9帧·s^-1.     

基于MM YOLOv4的无人机目标检测算法

针对当前无人机目标图像检测方法精度较低和检测速度过慢的问题,提出一种结合轻量级网络和改进多尺度结构的目标检测算法。首先采用MobileNetV3轻量级网络替换YOLOv4的主干网络,减少模型复杂度,提升检测速度;其次,引入改进多尺度结构的PANet网络,增强高维图像特征和低维定位特征的流动叠加,提升对小目标的分类和定位精度;最后,利用K means方法对目标锚框进行参数优化,提升检测效率。同时结合公开数据集和自主拍摄方式构建一个新的无人机目标图像数据集Drone dataset,并基于数据增强的方法开展算法性能实验。实验结果表明,该算法的mAP达到了91.58%,FPS达到了55帧/s,参数量为44.39 M仅是YOLOv4算法的1/6,优于主流的SSD、YOLO系列算法和Faster R CNN算法,实现了对多尺度无人机目标的快速检测。     

多型号武器的目标优化分配问题研究

对地面防空中多型号武器的目标优化分配问题进行了研究。其中包括多目标通道地空导弹武器系统杀伤区的确定、各火力单位相对于飞机类、导弹类目标的射击诸元计算、目标优化分配模型的建立及其求解。     

海上遇险小目标的无人机定基点搜寻建模与仿真研究

无人机的快速发展使其成为搜寻海上遇险目标的重要工具之一。通过报告的遇险目标的初始位置,优化确定无人机的搜寻航路是发挥光电侦察装备效能、提高遇险目标搜寻效率的核心问题之一。本文基于遇险目标定基点位置,通过建立无人机定基点扩展方形搜寻和扇形搜寻方法模型,设计仿真应用程序,对两种搜寻方法进行仿真评估分析,研究发现在相同的发现概率下,扩展方形搜寻方法具有时间优势,对制定和指导无人机的海上搜寻计划行动具有现实的参考价值。     

考虑发射区部分重叠的防空作战目标分配

为了研究多个地空导弹武器系统对多个来袭目标防空作战目标分配问题,考虑了部署中存在的发射区部分重叠问题,通过分析来袭目标群在飞越发射区时,不同发射区对不同目标覆盖状态的变化,将整个目标分配区间分为若干个分配子区间,通过比较拦截方在各个分配子区间所能获得的最大毁伤效果值,得出最佳分配子区间及其对应的分配方案。设计了基于捕食搜索策略的遗传算法(PSGA),并经过示例仿真,验证了模型和算法的可行性。     

多传感器管理的目标分配问题蚁群算法研究

多传感器管理的目标分配问题中如何使探测和跟踪效益最佳，是非常重要又十分困难的问题。分析了传感器管理的目标分配问题各种解算方法的特点及存在的问题，结合蚁群算法思想，提出了一种新型的目标分配算法模型，并进行了算法仿真。仿真结果表明，基于蚁群算法思想的目标分配算法是有效的，特别是问题规模较大时更显示出其较快的收敛速度和较高的精度。     

马尔可夫决策过程在防空系统目标分配中的应用

综合考虑了目标分配中的一些重要问题,将马尔可夫决策过程理论应用于目标分配决策中,这种方法充分考虑了攻防对抗这个动态系统本身的特征,避免出现发射平台工作饱和,使决策的长期效益趋于最优。