无人机集群系统弹性研究

为提升无人机集群(unmanned aerial vehicle swarm,UAVS)应对恶劣天气、人为干扰、组件故障等扰动的能力,借鉴复杂网络弹性理念,对UAVS扰动场景进行建模,提出了UAVS弹性的概念与内涵,通过与鲁棒性、可靠性、抗毁性等指标对比,阐述了弹性指标对于研究UAVS系统特性的意义;分析UAVS性能变...     

运力受扰下的物流无人机干扰恢复模型

为了解决无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）运力受扰对末端包裹交付造成的干扰问题，运用干扰管理思想，从客户服务和配送成本角度进行扰动度量，综合考虑无人机能耗、配送时效性、飞行可靠性、飞行安全性等因素建立干扰恢复模型；运用蚁群算法求解问题模型，最后用算例验证本文方案的有效性。结果表明：通过分析3组干扰场景发现，当干扰发生时刻早、受扰客户多时，所建立的恢复模型方案和原始方案对比，可以在短时间内产生新的配送路径，同时以较小的成本代价提高客户服务满意度，实用性更强。     

2022年无人机热点回眸

2022年，无人机技术研究加速推进，并取得了一系列突破性进展。从无人机政策法规、设计实现、关键技术、人机交互、反无人机等方面回顾了2022年无人机领域热点和动向。随着视觉导航、人工智能技术的进步与普及，无人机综合能力不断提升，应用领域持续扩大，无人机集群关键技术、平台建设与执行任务样式不断完善，自主化、智能化、跨域化、集群化、体系化是当前无人机的技术发展趋势。     

碳中和背景下中国电动车产业稀土需求预测

 构建了纯电动乘用车产业发展的3种情景，即1.5℃温控情景、现有政策情景和基准情景，并采用动态物质流分析方法计算了不同情景下纯电动乘用车的保有量和需求量，预测了纯电动乘用车产业发展引起的镝、钕和镨3种稀土元素的未来需求量、报废量和潜在回收量。结果显示：（1）在这3种情景下，纯电动乘用车保有量均呈现增长趋势；（2）在现有配额制下，钕、镝和镨的中国年产能为15219、625、4509 t，而未来需求量是5700~25900、1400~6100、600~2600 t，如果不增加产能，镝元素的产能将无法满足纯电动乘用车发展的需求，钕元素的产能仅可以满足纯电动乘用车中短期（2020-2040年）的发展需求，镨元素的产能可以满足未来纯电动乘用车发展的需求；（3）回收纯电动乘用车中的稀土元素可以有效减少稀土原矿的需求量，从而降低稀土资源一次供应量在总需求量中的比例。因此，建议分元素管控稀土元素的供应，提高针对钕、镝元素的指令性生产计划指标，加强从电动乘用车中回收稀土元素的技术研发，建立含稀土的固体废弃物如电动车、风电涡轮机的有效回收体系。     

基于模型的城市公交车辆NOx排放研究进展

公交优先的理念及公交专用道等设施的发展对NOx等污染物的减排有重要意义,基于车辆、道路、交通等因素的仿真模型成为研究公交车辆污染排放的最有效工具。本文以城市公交车辆NOx排放为研究对象,围绕公交车辆、公交专用道、公交站台三个方面对当前研究领域应用的主要排放模型进行了整理,得出如下结论：当前仿真模型的发展要求需要适合本地区特点的微观模型和多种模型及算法的组合,使仿真过程和结果精准化；大量模型研究为揭示公交车辆单车排放特性提供了重要依据,耦合多要素的模型研究是当前仿真分析的主要方向；公交专用道的设置有利于改善公交车辆的工况并减少排放,相关模型的研究可进一步优化排放效益；扩散模型和微观模型等大量用于站台、道路等的优化设计,确保接送乘客的效率提高并减少NOx污染。     

固定翼无人机编队构型与通信拓扑优化

本文研究了考虑攻防对抗态势与最小信息流要求的固定翼无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)编队构型与通信拓扑优化问题。建立了编队构型指标体系, 给出了大规模集群分层编队构型设计模型和编解码方法, 提出了基于态势场的队形模型, 采用粒子群算法开展了队形参数优化。建立了通信网络拓扑效能指标体系, 提出了通信代价模型, 给出了基于Q学习的网络连通性控制算法。仿真算例验证了所提方法的有效性。     

结合树冠体积的油茶树高与产量估测研究

【目的】以长沙县明月村油茶林基地为研究区,探讨利用无人机倾斜摄影提取树冠体积进行油茶树高和产量估测的可行性。【方法】基于无人机正射影像和密集匹配点云,提取波段反射率、植被指数、纹理因子、高度特征等遥感变量和冠幅等冠层参数,同时利用克里金法、反距离权重法、自然邻近点法和过滤三角网法分别获取油茶树冠体积,建立多元线性回归、随机森林、K最邻近模型估测油茶树高和产量,并以地面三维激光点云获取的树冠体积、样地实测树高和产量作为实测值分别对估测结果进行精度评价。【结果】过滤三角网是获取油茶树冠体积最有效的方法,其平均相对误差(31.54%)优于反距离权重法(36.73%)、克里金法(37.04%)和自然邻近点法(38.54%)。将树冠体积作为特征变量参与建模后,树高和产量的多元线性回归、随机森林、K最邻近模型的精度均有所提升(树高相对均方根误差分别减小了3.77%、0.78%、0.64%,产量相对均方根误差分别减小了1.32%、0.34%、0.16%)。对比3种估测模型,随机森林模型的决定系数均优于多元线性回归和K最邻近(树高决定系数分别为0.78、0.51和0.19,产量决定系数分别为0.61、0.48和0.24)。研究发现,分别使用估测树高和实测树高参与产量建模的精度无明显差异。【结论】结合树冠体积和树高参与建模可有效提高油茶产量估测精度,研究结果可为区域范围内利用无人机遥感技术开展油茶树高和产量调查提供参考。     

无人机无线能量传输网络多波束阵列设计与位置部署

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)辅助的无线能量传输(wireless power transfer, WPT)系统，构建了一种能量波束设计以及无人机悬停位置部署的联合优化方案，以最大化所有用户接收的总能量。针对优化问题是非凸、难以直接求解的情况，提出一种联合优化多波束设计和无人机三维位置的迭代算法，利用巴特勒矩阵设计高增益、宽覆盖范围的能量多波束，利用穷举算法寻找无人机最优二维位置，通过单调性理论得到无人机的最佳悬停高度。仿真结果表明，所提出的算法能显著提升无线能量传输效率。     

基于本体的无人系统任务规划研究综述

作战知识是提高无人系统的自主作战能力的重要因素。如何系统规范地存储和表示作战知识, 使无人系统能够根据高层任务指令, 自主完成任务规划, 并基于不断更新的战场知识进行重规划和智能决策, 是一个新的研究领域。首先, 通过对任务规划领域概念、规划方法和知识表示方法的梳理, 提出了基于本体的任务规划框架。然后, 总结了本体在机器人、无人系统、军事任务规划等领域的应用情况, 分析了当前研究的特点和不足, 并提出了该领域的重要研究方向。最后, 针对构建无人系统任务规划本体时应遵循的原则和需要关注的关键能力指标进行了论述。     

基于置信椭圆的无人艇区域覆盖搜寻规划优化

为解决水上遇险目标搜寻存在搜寻区域过大、搜寻代价过高等问题, 提出一种基于置信椭圆的无人艇区域覆盖搜寻规划方法。首先, 利用高斯混合模型聚类算法划分搜寻区域, 再基于腐蚀膨胀的置信椭圆确定最佳搜寻区域边界, 实现目标包含概率和单位面积粒子数全局最优。然后, 构造适应椭圆搜寻区域边界特征的无人艇转向模型, 优化非工作路径。最后, 以搜寻探测概率和总路径为优化目标, 采用带精英策略的非支配排序的遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm II, NSGA-II)优化得到最佳搜寻规划路径, 实现无人艇高效区域搜寻规划。与常规矩形区域覆盖搜寻规划对比, 能够在达到相同搜寻成功率下显著减少搜寻代价投入。