基于HLA的无人机任务推演系统仿真研究

通常的任务控制过程包括任务预规划,任务执行,任务监控和重规划等部分.该文通过分析任务预规划的不足,在任务控制过程中引入了任务推演的概念,并对无人机任务推演的相关概念和内容进行了分析和讨论.同时针对无人机系统多速率时间推进的特点,设计了无人机任务推演系统的系统结构,并基于HLA体系设计和分析了无人机推演系统的仿真互联结构.然后讨论了无人机任务推演系统中的飞行仿真模块的SOM仿真建模.最后基于RTI实现了无人机飞行仿真推演模块与飞行三维可视化模块的互联.     

基于SEV体系结构的态势推演系统开发技术研究

态势推演广泛用于大型军事活动按预定计划方案进行模拟的过程中.对于涉及多目标、多组织的大型分布式交互推演系统,软件结构的灵活扩展性、动态实时控制的有效性是系统设计难点.本文基于分布式交互软件体系结构SEV,以某无人机飞行任务态势推演为例,采用例图、类图和序列图等多种方式介绍了软件需求和工作原理,简明而有效地说明了基于SEV体系结构的态势推演系统的分析与设计过程,为类似环境和系统的开发提供一定的参考价值.     

基于深度强化学习的无人机飞行控制训练系统构建研究

无人机智能化训练过程需要与实际环境进行交互，设计基于X-Plane的深度强化学习训练系统，可以实现无人机飞行控制、空战仿真推演、智能算法评估功能，同时系统实现采用DDPG算法的F-18战斗机平稳飞行试验，形成一套完整的无人机智能化训练仿真系统。     

无人机作战仿真系统前期设计中的几个问题

侦察/攻击无人机作战仿真系统旨在构建一个基于HLA的仿真平台,在给定的作战想定下,对侦察/攻击无人机执行作战任务的整个流程进行仿真推演,对侦察/攻击无人机的作战效能作出评价,为侦察/攻击无人机武器系统的作战使用研究提供研讨环境.侦察/攻击无人机作战仿真系统搞好前期的顶层设计至关重要,针对系统前期设计中的任务定位问题和成员规划问题作了深入探讨.针对侦察攻击无人机仿真系统的特点,提出了以PAC实体行为模型作为仿真引擎的核心技术,以基于组件的开发方法(CBD方法)作为仿真成员设计的基本方法,并对仿真系统的组件接口进行了详细的分析设计,为侦察/攻击无人机作战仿真系统的后续设计奠定了坚实的基础.     

基于组件式GIS的海军兵力对抗推演系统

传统兵力推演系统进行战场环境仿真时,多采用自然环境建模方法实现,技术难度大、开发周期长.针对上述问题,提出用组件式GIS技术的海军兵力对抗推演系统各功能模块的设计与实现,并利用GIS组件的二次开发技术建立了海战场地理环境,考虑地理信息对计算机生成兵力的影响,采用事件驱动与行为响应机制实现了作战实体的仿真模型,在上述规划的基础上实现了系统推演控制、战场态势显示等功能.系统开发简单快捷,运行演示表明,推演过程可信度较高,能够为战术仿真训练设计提供依据.     

分布式自动检测系统RS485通信网络的设计与实现

介绍用于无人机飞行控制系统的分布式自动检测系统中RS485网络的设计与实现一所研究的分布式自动检测系统以RS485网络为基础,配合分布式软件设计,以实现同时检测多台无人机飞控系统一本文提出了该系统RS485总线网络的硬件和软件设计方法,对于设计和具体实现过程中的关键技术和难点,给出了相应的解决方法?     

无人机航迹规划与监控系统设计

无人机作为现代战争中广泛使用的设备,使无人机安全、准时完成任务。航迹规划就是针对各种任务需求,为无人机提供一条或多条可行航线,确保无人机处于自主飞行状态。本研究目的是研发通用性特征的无人机航迹规划与监控系统,在阐述设计该系统原则基础上,详细介绍无人机航迹规划与监控系统分层架构及用户控制层、数据管理层等,并提出开展各项测试。结果表明,所设计系统能顺利通过测试,达到实际应用的需求。     

面向区域侦察的实拍实传卫星规划推演系统

为支持多颗实拍实传卫星区域侦察任务,研制规划推演系统.设计了规划推演系统的总体结构和信息流程,并研究了系统研制所需关键技术,分别提出了面向区域侦察的数传任务规划算法、基于网格的卫星区域覆盖分析算法、基于OSGEarth的目标区域和侦察范围组合可视化方法.研制的规划推演系统已成功应用于某任务中,进行数传任务规划、能力分析和过程推演.     

多无人机协同直播场景下自适应任务卸载决策

针对多无人机协同执行任务过程中计算量大和能耗高的问题,基于计算卸载原理以及博弈理论,提出一种多无人机自适应任务卸载方案.在方案中首先对系统进行建模,构造出多节点相互制约的移动卸载模型;其次,根据卸载模型分别构建无人机执行任务时的时延与能耗计算方法,通过综合考虑延时和能耗两方面因素,生成系统全局代价函数;然后,设计出基于博弈理论和纳什均衡的自适应任务卸载算法,通过卸载算法与权重的分配实现最优计算节点的选取,实现整个直播系统的代价最小,从而平衡无人机计算时延与能量消耗;最后,与现有卸载模型相比,所提出的方案在任务执行过程中具有较强的移动性,能耗更低且时效性更高.仿真结果验证了所提出理论的有效性,具有现实意义.     

基于任务设备模拟的新型无人机训练模拟器研究

为了克服现有无人机训练模拟器独立于无人机系统,训练环境不能与系统测试环节相结合的不足,提出并设计实现了一种新型的基于任务设备模拟的训练模拟器;首先给出了新的架构和信号传输方式,其次给出了飞机模型、任务设备模型的实时化运行处理方法及过程,最后给出了场景编辑器的主要功能与视景的运行效果;运行过程中视景显示帧频稳定在70帧/秒,仿真步长20ms,稳定运行时间大于5小时;结果表明新型训练模拟器在满足训练要求的同时又完成了多个子系统的测试,一举多得;该训练模拟器成功应用干某型号无人机系统中,满足实际工程的需要.     

无人机辅助的双层深度强化学习任务卸载算法

为了解决无人机轨迹优化、用户功率分配和任务卸载策略问题,提出了一种双层深度强化学习任务卸载算法。上层采用多智能体深度强化学习来优化无人机的轨迹,并动态分配用户的传输功率以提高网络传输速率;下层采用多个并行的深度神经网络来求解最优卸载决策以最小化网络的时延和能耗。仿真结果表明,该算法使得无人机能够跟踪用户的移动,显著降低系统的时延和能耗,能够给用户提供更优质的任务卸载服务。     

无人机导航监控系统设计与实现

针对传统模拟表盘式导航监控系统存在人工估算飞机位置偏差大、模拟表盘读数精度低、人机交互性差等问题,提出了基于数字地图、信号滤波处理和自动航线规划的无人机导航监控系统设计方案,给出了设计原理、系统组成以及实现方法.     

多无人机分布式协同异构任务分配

研究异构无人机对不同类型目标执行侦察、打击和评估任务的协同任务分配问题.采用信息论中熵的变化量对侦察与评估任务中所获取的信息量进行度量,将无人机对不同类型目标的打击能力抽象为对目标的毁伤概率,并考虑各个任务之间的相互关联,建立异构多无人机协同任务分配模型.设计了基于相邻局部通信的分布式拍卖算法,实现了多无人机协同任务分配问题的优化求解.仿真结果表明了所建模型的合理性和求解方法的有效性.     

超高分辨GIS信息显示技术

为解决海量 GIS 地图信息显示分辨率高、处理难度大等问题,研究了集群并行显示、WMS 服务、GIS渲染显示等技术,提出了以计算机集群并行计算为基础构建集群并行 GIS 拼接显示系统,采用 WMS 并行获取GIS数据信息、地图投影变换处理数据、OpenGL并行纹理渲染,进而实现GIS数据的超高分辨显示。实验结果表明,提出的集群并行GIS拼接显示系统可极大地提高地图显示分辨率、为海量GIS地图的超高分辨显示提供了可行的解决方案。     

基于图匹配的多处理机调度算法

本文对具有高通讯延迟的多处理机系统（机群系统）上的任务调度算法进行了研究，与以往算法主要考虑任务图的关键路径不同，本文给出了任务图的调度与其偶图匹配的对应关系，并由此提出了一种新的启发式算法，通过模拟试验显示本算法具有较好的调度效果。     

A review on communication protocols for autonomous unmanned aerial vehicles for inspection application

The communication system is a critical part of the system design for the autonomous Unmanned Aerial Vehicle (UAV). It has to address different considerations, including efficiency, reliability and mobility of the UAV. In addition, a multi-UAV system requires a communication system to assist information sharing, task allocation and collaboration in a team of UAVs. In this paper, we review communication solutions for supporting a team of UAVs while considering an application in the power line inspection industry. We provide a review of candidate wireless communication technologies for supporting communication in UAV applications. Performance measurements and UAV-related channel modeling of those candidate technologies are reviewed. A discussion of current technologies for building UAV mesh networks is presented. We then analyze the structure, interface and performance of robotic communication middleware, ROS and ROS2. Based on our review, the features and dependencies of candidate solutions in each layer of the communication system are presented.     

基于任务与巡航方向相关性分析的无人机任务分配

在有限能耗下提高任务执行效率是无人机系统中一个关键问题,然而现有的无人机任务分配方法忽视任务与无人机巡航方向的相关性对能耗和时延的影响。为此,提出一种基于任务与巡航方向相关性分析的无人机任务分配方法,该方法包括任务筛选和基于共识的冲突解决两个阶段。在第一阶段,该方法首先利用任务与无人机巡航方向的夹角为单个无人机筛选出无折返任务,然后提出兼顾能耗和时间紧迫性的任务筛选算法从无折返任务中筛选出交互前候选任务。在第二阶段,该方法在多个无人机交互候选任务列表后,根据任务在这多个无人机巡航方向上的能耗效用参数和时延评估值来解决它们之间的任务冲突。经实验验证,提出的方法能够获得更低的任务平均能耗和平均时延。     

基于VxWorks的导航电子地图设计

结合嵌入式系统的特点,提出了基于VxWorks的嵌入式导航电子地图的基本程序框架。对周期信号的管理提出了用软时钟中断响应和周期信号调度表的解决方法;提出了以作业管理任务统一对地图操作类中断事件进行调度的方法;建立了相应的嵌入式电子地图数据结构和数据转换机制,提取并转化shape文件的几何数据以实现地图的绘制。通过一个具体案例说明了该电子地图方案的可行性和实用性。     

Adaptive sampling of cumulus clouds with UAVs

This paper presents an approach to guide a fleet of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) to actively gather data in low-altitude cumulus clouds with the aim of mapping atmospheric variables. Building on-line maps based on very sparse local measurements is the first challenge to overcome, for which an approach based on Gaussian Processes is proposed. A particular attention is given to the on-line hyperparameters optimization, since atmospheric phenomena are strongly dynamical processes. The obtained local map is then exploited by a trajectory planner based on a stochastic optimization algorithm. The goal is to generate feasible trajectories which exploit air flows to perform energy-efficient flights, while maximizing the information collected along the mission. The system is then tested in simulations carried out using realistic models of cumulus clouds and of the UAVs flight dynamics. Results on mapping achieved by multiple UAVs and an extensive analysis on the evolution of Gaussian processes hyperparameters is proposed.