基于分块优化思想的多无人机覆盖路径规划

覆盖路径规划广泛应用于环境清洁、建图、监控等场景,为了提高覆盖效率,经验证,一组有自主运动能力的无人飞行器配合机载传感器可以提供有效帮助.本文提出一种可以应用于大规模复杂环境的多无人飞行器覆盖路径规划方法.在面积规模大、环境情况复杂的区域内,计算出可以采集到精确可靠环境信息的最优覆盖路径是比较困难的,本文提出的覆盖路径规划方法基于分块优化的思想,将大规模的环境分成若干面积较小的子区域,分别计算子区域内的局部最优覆盖路径,在一些特定的约束条件下,所有子区域内的局部覆盖路径可以连接成一条遍历环境中每个子区域的整体覆盖路径,兼顾了环境的差异性和覆盖的完整性.同时,为了保证整体路径的平滑,适合飞行器跟踪,在规划路径时还考虑到减小相邻两段局部路径之间的过度转角和飞行器完成一次环境覆盖的调头转向次数,通过设计不同的覆盖模式以及在计算局部路径的评价函数中加入转角相关项来实现路径的平滑.最后,通过仿真和实验验证了所提算法的有效性和可行性.     

基于特殊个体的网络进化博弈群智合作激发调控

引导群体中智能行为的产生与传播是群体智能领域的重要研究方向.相互合作是自然界中常见的群体智能行为.本文建立了一种基于特殊个体的网络进化博弈模型,分析了群体激发合作水平的进化特性以及调控手段.首先通过在规则网络进化博弈模型中建立有效的干预控制体系结构,实现对群集系统的调控作用;然后通过设计基于群体智能的特殊个体控制规则,特殊个体能起到促进合作行为涌现的群智激发作用;最后利用蒙特卡罗仿真方法分析了特殊个体对群体进化特性的影响,并讨论了不同参数条件对合作水平的影响.     

基于供应链金融的第三方物流进化博弈分析

从供应链金融角度,运用进化博弈论建立模型,分析在传统物流企业间加入供应链融资业务的动态演化过程。研究发现,有实力的物流企业将会逐渐参与到供应链融资业务中。此外,通过构建物流企业与中小企业之间的进化博弈模型,得到了两者的最终进化稳定策略,该策略可为供应链金融中物流企业的发展提供决策依据。     

集成多个传感器网络数据的网站

美国橡树岭国家实验室正在开发一个用户可写的网站-SensorPedia（www．sensorpedia．com），可帮助突发事件应对人员和决策者以近实时的速度获取不同传感网络采集到的数据。     

一种多跳无线传感器网络中基于SMAC协议的性能分析模型

本文针对基于SMAC协议的多跳无线传感器网络,将节点建模为一个带关闭机制的有限队列单服务台系统,并考虑节点睡眠机制和竞争退避机制建立了二维Markov节点状态模型.基于该模型可准确推导出网络平均丢包率、网络吞吐量、数据包平均延时以及网络平均功率消耗等网络性能的表达式.通过与仿真实验给出的网络性能结果进行对比,发现模型给出的网络性能表达式有效逼近了仿真结果曲线,从而验证了模型的准确性.同时,运用该模型能准确分析多跳无线传感器网络在能量效率和QoS性能的折中关系,并为占空比、缓存队列容量等网络协议参数的优化提供理论指导.     

基于动态规划的多无人机通信连通性保持研究

随着无人机技术的逐渐成熟,制造成本不断降低,无人机在多个领域得到广泛应用,如农业、工业、安全、军事等.而无人机在执行任务时,往往需要与地面基站保持通信的连通性.但在距离较远或有遮挡情况下,信道质量将严重下降,这对通信连通性的保持提出挑战.针对该问题,本文考虑部署多架无人机作为通信中继,以串联方式构建任务无人机与地面基站稳定的通信链路.本文以长期信道容量作为优化指标,基于动态规划理论提出了两种中继无人机的规划方法:CMMP-AT和CMMP-OBO. CMMP-AT方法强调在任务执行初期就部署全部中继无人机,该方法部署较为简便,但计算复杂度较高. CMMP-OBO方法提出按照任务需求逐架部署中继无人机,该方法较为灵活,且计算复杂度低,扩展性好,可节约中继无人机的运动能耗.实验结果表明, CMMP-AT方法针对一个两中继无人机场景,需要40.03 h规划结果,而CMMP-OBO方法只需57.66 s即可规划出结果,并且可节约3.87%的运动能耗.此外,为了精确控制中继无人机遵循规划出的轨迹行进,本文基于模型预测控制方法实现对规划轨迹的追踪,并在V-REP环境中实现了多中继无人机场景的仿真.仿真结果表明,相比PID控制方法,模型预测控制方法能够更精确地追踪规划轨迹.在两种仿真场景下,模型预测控制方法的追踪误差仅为PID控制方法的43.97%和41.42%.     

基于无线传感器网络的半导体设备数据采集设计

为了监测半导体前段制造厂的机台在生产过程中的关键参数,提出了一种基于无线传感器网络和以太网的半导体机台数据采集方案,研制了传感器节点和簇头节点,给出了传感器节点的硬件设计过程和部分源程序。测试结果表明：该系统可以对半导体机台关键生产参数进行远程采集、历史数据查询和故障实时报警,提高了半导体产品的良率以及工程师的工作效率。     

基于微分进化的多UAV紧密编队滚动时域控制

多无人机(UAV)协同控制可在一定程度上提高单UAV执行任务的效率,而多UAV紧密编队是多UAV协同控制中的一个关键性技术难题.在构建多UAV紧密编队非线性模型的基础上,利用滚动时域控制方法,将UAV紧密编队问题转化为滚动时域内的一系列在线优化问题,然后采用微分进化策略在每个滚动时域内进行控制量的优化求解.此外,还给出了基于Markov链的微分进化算法数学描述及收敛性证明,且从理论角度分析了所设计多UAV滚动时域控制器的稳定性.仿真实验结果验证了文中所提出方法的可行性和有效性.     

基于边Laplacian一致性的多无人机编队控制方法

目前无人机技术发展迅速,其应用也逐步从军事领域扩展到民用领域,多智能体系统一致性理论的结果大大推进了多无人机编队控制的进展.本文考虑带速度、偏航角和高度3个回路的自动驾驶仪且纵向解耦和不确定性扰动的无人机模型,在非平衡拓扑下,给出了基于边Laplacian一致性的分布式编队控制算法.首先用反馈线性化方法对六模态非线性无人机模型进行预处理.其次将编队问题转变成一致性问题;然后基于边Laplacian方法,将一致性问题转化成稳定性问题.利用Backstepping设计系统李雅普诺夫函数,并给出了编队控制算法,通过李雅普诺夫稳定性理论,证明系统的收敛性,从而保证多无人机编队的实现.最后仿真验证系统受到不确定扰动时,仍有很好的鲁棒性,并能够按指定队形稳定飞行.     

基于移动锚节点的无线传感器网络渐进线定位

为了解决无线传感器网络定位的成本和计算量问题,本文提出了基于移动锚节点的双曲线渐近线定位方法。首先设计了移动锚节点运动轨迹,然后利用TDOA测距技术测得俩对锚节点到待定位节点距离差,最后利用双曲线渐近线的交点来定位。仿真结果表明：在减小计算量和定位成本的同时,该定位方法可以明显提高定位精度。     

基于化学反应优化的多无人机地面移动目标协同观测航迹规划

随着无人机技术的飞跃式发展,利用无人机跟踪地面目标在军事和民用领域得到了广泛的应用.鉴于目标所在环境以及运动状态的不确定性,单一无人机已不能胜任日益复杂的应用环境,利用多无人机协同跟踪目标成为改善目标跟踪任务鲁棒性的一种有效手段.本文针对多无人机协同跟踪观测航路难以求解的特点,提出了一种基于进化算法的近似求解方法,以解决多无人机对被跟踪目标观测航路的时空优化问题.本文通过分析与机身以固定安装角连接的传感器在地面有效观测区域模型,提出了包括目标观测时间和航路安全在内的控制方案,并采用了一种基于化学反应优化(chemical reaction optimization,CRO)理论框架的启发式求解策略,规划无人机的最优协同观测航路.仿真的结果表明,本文所提出的方法能够实现多无人机协同跟踪地面移动目标的要求,在满足无人机性能约束和飞行安全的情况下,具有更长的对目标监测时间.     

基于加权最小二乘的无线传感器网络Euclidean定位算法

针对Euclidean定位算法中定位精度及覆盖率受锚节点密度影响较大的问题,提出一种改进的节点定位算法。根据节点初始定位精度及测距精度提出一种新的加权方法。定位后的节点升级为辅助信标点。未知节点根据更新的锚节点位置信息循环求精。仿真表明该定位系统既能提高定位覆盖率又能减少定位累积误差,从而提高整个网络的定位精度。     

一种基于软件再生的无线传感器网络簇头节点管理策略

本文构建了一种软件再生模型,采用主动再生与自我修复方法,研究WSN中簇头的有用性与生存性。实验表明：该方法能有效提高簇头的有用性和生存性。     

基于D-S理论的分布交互式多传感器联合概率数据互联算法

为了解决杂波环境下利用分布式多传感器系统跟踪多机动目标的问题，提出了一种分布交互式多传感器联合概率数据互联算法,该算法对每个传感器应用交互式联合概率数据互联法滤波，并将模型概率、状态估计等滤波结果送至融合中心．融合中心首先对各目标进行航迹相关判别并应用D-S证据理论对不同传感器关于同一目标的各模型概率进行融合，然后依此模型概率计算各目标状态估计并反馈至各传感器．最后给出了该算法的分析，仿真结果表明本算法能够很好地解决杂波环境下多传感器多机动目标的跟踪问题．     

多无人机协同搜索的模糊认知决策方法研究

搜索决策方法是影响多无人机协同搜索效能的关键.传统的搜索决策方法关注于使多架无人机形成对任务区域的协同全覆盖,采用基于概率搜索图和滚动时域控制的搜索决策方法,对复杂搜索任务的适应性有限.本文借鉴人类实施搜索行为的认知决策方式,提出面向多无人机协同搜索的三层结构的认知控制模型.基于该模型和模糊聚类思想对任务区进行认知匹配和约简划分;之后,应用二次模糊聚类对各架无人机进行面向协同搜索的任务区域分配,在此基础上,再应用滚动时域控制方法完成对无人机的搜索控制.从任务区域覆盖模式和目标发现能力两个方面,通过仿真实验分析了本文提出的协同搜索模糊认知决策方法的性能.     

仿雁群行为机制的多无人机紧密编队

研究了无人机编队的仿生飞行控制问题.雁群可通过有效利用编队飞行过程中的上洗气流节约体力,实现长距离飞行.通过分析雁群长途迁徙过程中的编队飞行机制,讨论了编队飞行与雁群行为机制间的仿生映射机理,设计了一种仿雁群行为机制的多无人机紧密编队构型及控制方法,并提出了一种基于雁群行为机制的编队变拓扑重构方法.仿真验证了无人机群可基于所设计的多无人机紧密编队控制器以较少的耗油量形成期望编队构型并保持,并可基于所提出的编队变拓扑重构方法实现编队重构.进而验证了本文所提出的基于雁群行为机制的多无人机编队保持及重构控制方法的有效性与稳定性.     

基于自适应多特征融合的双重图像退化修复网络

当前图像修复方法大多局限于处理某个单一特定任务,如超分辨率、去噪、着色等,很少有网络模型同时具备处理双重退化的能力.而现存可以解决多重图像退化问题的算法普遍结构复杂、训练时间长、人力成本较大.本文提出一种基于自适应多特征融合的双重退化修复网络(adaptive multi-feature fusion dual degradation restoration network, AMFNet),利用自引导模块(SGM)融合图像的多尺度信息,有效去除了图像中的部分缺陷;使用带有空洞卷积的编码解码器模块巩固图像的语义信息,实现了中间图像的着色;引入带有自适应多特征融合模块(AMF)的中间信息传输机制(ITM)链接以上两大结构,自适应选择保留网络递进过程的图像特征以避免有用信息的丢失.实验结果表明,基于自适应多特征融合的双重图像退化修复网络模型视觉生成效果最优,通过在CelebA和Landscape数据集上的测试分析,其结构相似度(SSIM)与感知图像补丁相似度(LPIPS)优于同类方法,而峰值信噪比(PSNR)则远超同类方法高达5 dB.     

基于多尺度特征注意力网络的施工安全预警方法

安全管理是建筑施工过程中的重要工作之一,设计自动化的安全预警方法对保障工人安全、减少施工事故有着重要作用.本文提出一种基于多尺度特征注意力网络的施工安全预警方法.首先,设计融合多尺度特征注意力机制的施工现场实例分割网络,使用具有丰富语义信息的高维特征指导网络对低维特征的学习,从而增强网络对施工设备专有特征的聚焦能力,实现复杂环境下施工设备与工人的精准分割;其次,提出基于位姿估计的三维边界框重构方法,利用神经网络提取到施工设备在三维空间上的朝向,并结合二维边界框所反映的几何约束实现对施工设备三维约束的重构;最后,设计施工现场动态预警方法,根据生产安全要求将施工现场划分为危险区、预警区与安全区,并对施工现场的设备与工人进行实时追踪与三维约束重构,当工人进入危险区及预警区时及时发出警告.实验结果显示,本文所提方法在MOCS公共数据集上取得超过90%分类准确率与59%的分割mAP,优于其他融合特征注意力机制的深度学习算法;从施工现场安全预警案例可知,本文所提方法能够对工人的安全状态进行准确判断.     

创业投资辛迪加网络中控制权的演化博弈分析

创业投资的高风险性和信息不对称性使创业投资中控制权分配问题逐渐成为关系到风险投资项目成败的关键。本文运用演化博弈方法,分析控制权在辛迪加网络中两类创业投资家之间分配的博弈过程,得出在不同控制权分配比例下相应的演化稳定策略。在此结果上表明即期博弈中,创业投资家的私人收益和项目产出分配值的对比关系与控制权的分配密切相关。     

基于改进万有引力搜索算法的无人机航路规划

无人机航路规划是根据任务目标规划出某种性能指标最优的飞行航路的全局优化问题.本文将改进后的万有引力搜索算法用于求解航路规划问题,在万有引力搜索算法的速度更新部分引入粒子群算法中的记忆和群体信息交流功能,改善了最优解的质量;然后提出了基于权值的粒子惯性质量更新公式,以加快全局搜索的收敛速度;后运用优胜劣汰的选择操作规则,对粒子的位置进行更新,使种群始终朝着最优解的方向进化.通过与其他仿生智能计算方法的仿真实验对比,验证了本文所提算法可在复杂作战环境下实时有效规划出无人机的最优航路.