无人飞行器集群协同行为建模技术综述

无人飞行器集群协同作为一种全新的任务执行形态, 正逐渐成为生成体系作战能力的有效途径, 而自组织集群行为建模技术是实现集群高效率协同的关键所在。基于无人飞行器集群协同特点梳理总结了关键技术问题, 从复杂系统图形化建模、集群多编队协同、集群队形变换、集群决策控制等4个方面, 对无人飞行器集群协同行为建模技术现状和存在难点进行了全面总结, 提出了基本框架和实现途径, 展望了当前无人飞行器集群协同行为建模技术研究应当关注的若干发展方向和可预见的显著效益, 为无人飞行器集群协同行为建模技术发展提供了参考与依据。     

无人集群试验评估现状及技术方法综述

试验评估是促进装备系统作战能力生成和实战化应用的重要手段。无人集群依靠自组网实现复杂交互,具备典型的智能性和涌现性,开展无人集群试验评估研究面临着指标不清、标准模糊、技术方法落后等难题。为了进一步推动无人集群试验评估理论研究,对国内外已开展的无人集群试验评估相关规划和项目实践现状进行了概述。面向评估指标设计和评估方法研究两个试验评估关键环节,首先对已有无人集群评估文献中使用的指标进行了分类梳理,并分析了现有研究在指标选取和构建方面的特点与不足;然后,结合不同无人集群关键技术研究中涉及的评价指标,提出了面向无人集群关键技术能力的评估指标设计思路。在此基础上,根据具体含义及计算方式,将已有指标划分为基础指标和综合指标2类,分类介绍了可用的评估方法,期望为后续无人集群试验评估的指标构建和评估方法选取工作提供一定借鉴。     

基于军事规则的无人坦克集群协同作战仿真

现代战争逐渐向无人化、信息化、智能化方向发展,无人坦克作为未来陆战中的主要装备,在机动性、安全性和经济性方面具有很大的优势。单无人坦克在大规模的陆战中能力有限,很多复杂的任务需要无人坦克集群合作完成。围绕无人坦克集群协同作战应用,建立了动力学控制、单机决策、武器装甲等单无人坦克系统模型。结合无人坦克自身状态和融合态势信息,设计了无人坦克集群的协同感知模型,基于现有的目标分配、避敌和编队自修复等军事规则,提出一种新型无人坦克集群协同作战模型。搭建仿真系统,对所设计的模型算法进行了测试,探索验证了无人坦克协同作战的可行性和有效性。     

基于Multi-Agent的无人机集群体系自主作战系统设计

针对无人集群自主作战体系设计中的关键问题,提出基于Multi-Agent的无人集群自主作战系统设计方法。建立无人集群各节点的Agent模型及其推演规则;对于仿真系统模块化和通用化的需求,设计系统互操作式接口和无人集群自主作战的交互关系;开展无人集群系统仿真推演验证。仿真结果表明,所提设计方案不仅能够有效开展并完成自主作战网络生成-集群演化-效能评估的全过程动态演示验证,而且能够通过重复随机试验进一步评估无人集群的协同作战效能,最后总结了集群协同作战的策略和经验。     

面向策略多样性的无人集群合作演化建模及仿真

针对无人集群自主协同时作战单元策略选择多样性问题，基于无标度网络，引入公共物品博弈理论，改进愿景驱动机制，构建无人集群合作演化模型。首先，理论推导出集群作战单元总效能解析表达式。然后，仿真分析多样性策略选择情况下，收益系数、愿景水平、策略数量、成本等各类参数变化对无人集群合作水平的影响。最后，据此给出无人集群作战中有效应对多样性选择的合理建议，为无人集群的自组织协同提供决策支持，为有关理论研究转变为实际军事应用提供理论支持。     

无人集群博弈对抗系统仿真验证及决策关键技术综述

无人集群博弈对抗是一种新兴的作战样式,在智能化战争扮演着至关重要的作用,其核心是自主生成博弈对抗决策序列,为集群“赋能”。分析了无人集群博弈对抗系统仿真验证的进展;从基于专家系统和博弈论的技术、基于群体智能和优化理论的技术,以及基于神经网络和强化学习的技术三个方面论述了自主决策关键技术,以及课题组在自主决策上开展的相关工作;提出了无人集群博弈对抗的发展方向。     

无人机集群任务规划方法研究综述

无人机集群以其高度的灵活性、广泛的适应性、可控的经济性,拥有越来越广泛的应用潜力,受到国内外的高度关注.任务规划是无人机集群应用的顶层规划,是根据任务环境态势、任务需求、自身特性等要求进行的综合调度,从而建立无人机与任务的合理映射关系,维持机间合理协同合作关系.本文从基于逻辑与规则的自上而下式任务规划和基于集群智能涌现...     

基于多元公共品演化博弈的无人作战集群策略占优条件

如何提高集群中合作者占比, 是无人集群作战中自主协同的关键问题之一。基于多元公共品演化博弈框架, 对无人作战集群策略占优条件进行了理论推导和特性分析。首先,给出无人集群自主协同需求, 建立基于愿景驱动的多元演化博弈模型。然后,以平均丰度函数为出发点, 理论推导多元演化博弈的合作策略占优条件。在此基础上, 针对线性和带门限值的两类公共品博弈, 仿真分析收益系数、愿景水平、门限值等参数对策略占优的影响, 获取两类博弈模型的策略占优特性。最后, 依据特性分析结果, 给出实现无人集群合作策略占优的建议, 为无人集群作战的机制设计提供决策支持。     

基于多元公共品演化博弈的无人集群合作演化机制

针对控制规则失效下的无人集群自主协同问题,提出了一种基于多元公共品演化博弈的无人集群合作演化机制。首先分析无人集群自主协同需求,在愿景驱动规则下,构建多元公共品演化博弈模型。在此基础上,理论推导出模型的平均丰度函数,并仿真计算成本、收益系数、愿景水平三类参数分别对平均丰度的影响。最后,结合案例研究参数变化对集群合作行为演化的作用机理,并给出合理化建议,为相关理论向实际应用转化提供有意义的探索。     

基于多元公共品演化博弈的无人集群合作演化机制

针对控制规则失效下的无人集群自主协同问题,提出了一种基于多元公共品演化博弈的无人集群合作演化机制。首先分析无人集群自主协同需求,在愿景驱动规则下,构建多元公共品演化博弈模型。在此基础上,理论推导出模型的平均丰度函数,并仿真计算成本、收益系数、愿景水平三类参数分别对平均丰度的影响。最后,结合案例研究参数变化对集群合作行为演化的作用机理,并给出合理化建议,为相关理论向实际应用转化提供有意义的探索。     

无人机集群网电攻击行动协同目标分配建模

以一体化综合防空系统中的雷达为作战对象,从体系对抗的高度研究了无人机集群网电攻击行动协同目标分配的思路与方法,并以目标重分配规则与有人机/无人机协同规则为重点构建了基于协同目标分配规则的协同目标分配模型。然后研究了基于智能优化算法的协同目标分配模型求解方法,运用混合离散粒子群优化算法模拟有人机目标分配,运用基于协议规则算法模拟无人机目标分配。最后进行了仿真实验测试,实验结果证明了协同目标分配模型的有效性,并反映了集群自组网状态对于集群作战效能的重大影响,为无人机集群以及反无人机集群的战法设计提供定量依据。     

装备能力仿真试验的系统性研究

针对装备能力仿真试验的系统性问题，分析了导致试验评估结果差异的主要原因及其对装备应用、发展的影响，探讨了构建层次化装备能力仿真试验评估体系的技术方案，提出了比较完整的体系构建理念与方法，讨论了体系的运行机理和工程实现的关键技术，为从根本上解决装备应用、发展辅助决采试验的系统性问题提供了比较实际的技术途径。     

基于人机协作的无人集群搜索方法研究

人与机器人交互是当前一项研究热点,人与无人集群协作搜索是人机交互的典型场景,通过结合人的复杂推理能力和无人集群的重复精确执行能力以完成更为复杂的任务。以不确定场景下高价值目标搜索为背景,给出了人与无人集群协作搜索问题概念定义;为描述多Agent系统如何在人工辅助下进行选择目标区域进行探索,构建了一种先验态势不确定情况下多Agent动态规划问题模型;提出了一种基于顺次分配的动态规划算法。并对该方法进行了仿真实验,实验结果表明：该算法性能明显高于基准算法。     

基于SoSE的装备体系RMS论证方法研究

装备体系可靠性、维修性、保障性(reliability-maintainability-supportability,RMS)是装备体系作战效能发挥的基础。体系工程中需求开发过程从能力要求分析开始,然后进行体系结构建模并基于体系结构给出需求方案。装备体系RMS论证即是对装备体系RMS能力要求进行分析并提出RMS指标,也遵循这一过程。首先,基于SoSE需求开发过程和装备体系特点给出装备体系RMS论证框架。接着,基于质量功能展开方法给出装备体系RMS能力要求分析过程,从装备体系使命任务出发,建立装备体系RMS能力要求映射模型,并提出相应的RMS能力指标求解方法。然后,基于面向RMS的装备体系结构框架,将RMS能力分析得出的初步RMS能力指标作为输入,基于多智能体仿真技术提出美国国防部体系架构驱动的装备体系RMS仿真框架,从而通过仿真权衡论证出最终的装备体系RMS指标。最后,对典型使命任务下的航母装备体系舰载机保障过程进行了案例分析。     

跨域无人集群协同反潜搜索方法研究

针对海上反潜搜索问题,提出一种将无人艇作为无人机的通信中继的跨域无人集群协同搜索方法,采用数字网格地图表征任务区域,构建了跨域平台的运动学模型;提出了跨域无人系统的协作方法,设计了无人系统之间的分布式信息融合机制;设计了异构平台的搜索目标函数,引导无人系统在搜索任务中实时决策。仿真结果表明：所提方法能够有效适用于文中反潜搜索任务想定,跨域平台之间能够通过优势互补提高搜索效能。     

复杂网络特性与多智能体的一致性

对复杂网络特性与多智能体系统的一致性的关系进行研究,以BBV和BA网络模型为例,分别研究了度正相关性和度负相关性的网络模型中多智能体系统一致性的收敛速度.应用计算机仿真实例,分析了无尺度网络模型的平均距离和平均集群系数与多智能体系统一致性的影响,得到了复杂网络结构与多智能体系统一致收敛速度的关系.该研究对于构建一个多智...     

基于粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法

针对无人水面艇(unmanned surface vessel, USV)集群在路径规划中的协同避碰问题,提出了基于滚动优化策略结合粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法。首先,通过已有雷达、光电等传感器参数指标建立综合视域模型;其次,采取基于正切函数的惯性权重调整结合线性调整学习因子的方法来提高粒子群优化算法的全局搜索能力,同时,在适应度函数中加入转艏角控制来提高路径的平滑性;最后,利用改进后的粒子群优化算法规划出每个综合视域内的路径。仿真实验结果表明,该优化算法能实现USV集群的实时避碰,并快速为USV集群规划出平滑、安全的全局最优无避碰路径。     

舰艇编队协同防空体系免疫多智能体模型

针对舰艇编队协同防空问题, 根据舰艇编队协同防空体系与生物免疫系统防御机制和性质相似的特点, 实现了二者在结构和功能上的映射. 在此基础上, 结合多智能体理论与方法, 设计了舰艇编队协同防空体系的监测、调节和抗体等免疫智能体的功能结构模型, 构建出一种新颖的舰艇编队协同防空体系免疫多智能体(IMA)系统模型, 提出了免疫多智能体系统的形式化描述, 分析了舰艇编队协同防空体系免疫多智能体系统的免疫应答过程和机制. 该模型的防御机制具有自学习、自适应、自组织的特性, 充分体现了舰艇编队协同防空体系的协同防御机制和性质, 为舰艇编队协同防空体系研究开拓了一种新思路.     

基于MRPs的卫星集群系统姿态对抗一致性控制

小型卫星集群协同控制是当前空间技术发展的热点之一, 卫星集群控制可归结为多智能体控制问题。面向卫星集群系统的分组姿态控制, 引入一致性以及对抗一致性问题, 提出了卫星系统姿态对抗一致性控制方法。卫星组网系统姿态对抗一致性控制目标是使卫星分组达到姿态对称的状态。以无向图描述姿态对抗卫星集群的通讯拓扑结构, 利用修正型罗德里格斯参数方法描述卫星刚体运动姿态, 设计了一种基于多智能体协同控制理论的三维空间卫星集群姿态对抗一致性控制律, 并采用Lyapunov稳定性理论证明了其稳定性。最后, 通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于免疫多智能体的舰艇编队协同防空体系模型

借鉴生物免疫系统的性质和机制,结合多智能体理论与方法,提出了一种新的免疫多智能体网络(Immune Multi-Agent Network,IMAN)模型。根据舰艇编队协同防空体系和生物免疫系统在防御功能、自适应和自组织特性上相似的特点,将舰艇编队协同防空体系映射到生物免疫系统之中,设计了舰艇编队协同防空免疫智能体功能结构模型,并综合上述免疫多智能体网络模型IMAN及其免疫防御原理,构建了一种新颖的舰艇编队协同防空体系免疫多智能体网络模型,分析了舰艇编队协同防空体系免疫多智能体的免疫防御机制及其性质,旨在为舰艇编队协同防空体系研究开拓一种新思路,并为建立适合现代实战需要的作战仿真系统提供理论模型。