无人机多传感器协同探测演示系统设计

针对电子侦察设备、SAR和CCD相机单一传感器无法满足作战需求,提出了无人机多传感器协同探测思想。采用Matlab设计并实现无人机多传感器协同探测演示系统,完成无人机对目标查证、区域监视及目标搜索等任务模型的侦察模拟演示。运行结果直观形象地表明：根据不同任务模型和侦察传感器的特点灵活设置侦察方案,能有效提高无人机的侦察效能。     

复杂区域多UAV覆盖侦察方法研究

为提高多无人机对复杂目标区域进行覆盖侦察的效率,首先采用多边形宽度和最小面积外接矩形求解方法对不规则区域进行整理和离散化处理;其次,基于改进蚁群算法对各离散网格中心节点进行优化生成树的构建;最后,依据所得优化生成树进行多无人机协同覆盖侦察航路的规划。仿真结果表明,所提方法在完成目标区域覆盖侦察任务过程中所需转弯次数最少,且无需重新任务规划即可完成编队侦察任务重构,有效的提升了系统覆盖侦察的效率。     

时敏目标多无人机协同打击任务的关键技术

针对时敏目标多无人机协同打击任务,在阐述了时敏目标概念及其时敏特性的基础上,介绍了其发展历史及研究现状,概述了协同搜索技术、航迹规划、协同任务分配、信息融合与处理以及试验与仿真等关键技术,总结出时敏目标多无人机协同打击任务的发展趋势。     

多无人机协同方法研究

单架无人机执行侦察或攻击等任务时面临侦察角度和范围等诸方面的限制,制约了作战效能的发挥,多无人机协同执行任务能够提升整体的作战效能和生存性。分析了多无人机协同所面临的挑战,系统地研究了现有的多无人机协同方法。针对基于无人机自主控制的协同方法和基于工作流的协同方法,分析和对比了它们的协同时间。结果表明,基于工作流的协同方法具有更稳定和更短的协同时间,更适于复杂多变环境下多无人机协同执行任务。     

多无人机远距突防协同目标搜索决策

针对需要远距突防的不确定区域运动目标的搜索问题,提出了多无人机（UAV）远距突防和协同目标搜索的路径决策。改进基本的二维扩散模型,建立考虑目标运动与地理环境限制条件下的不确定区域扩散模型,在此基础上基于电势场算法和滚动时域控制研究了远距突防与优化路径决策策略。综合考虑不确定性降低收益、平均不确定度与综合抗力,构建协同搜索收益函数,为协同搜索路径决策提供路径优化准则,进行仿真实验。仿真结果表明,本算法能够有效地应对突发威胁与不确定区域扩散,完成多UAV远距突防与协同目标搜索任务。     

基于防御雷达监控的多无人机协同侦察优化模型

针对多无人机协同侦察路径优化问题,构建一种分步求解有防御雷达监控的多无人机协同侦察优化模型.通过聚类分析的方法对待侦察目标点进行目标群的划分,运用TSP算法求出目标群内各目标点之间的最优侦察路径并对无人机进行任务分配.根据相关约束条件,建立以无人机在敌方雷达监控范围内的滞留时间最短为目标的MMTSP 优化模型.运用蚁群算法对所建模型进行求解,并进行实例分析.分析结果表明:该模型和方法具有可行性和有效性,可为多无人机协同侦察提供参考.     

侦察打击一体化无人机关键技术及其发展趋势分析

针对侦察打击一体化无人机的"发现即摧毁"能力,概述了侦察打击一体化无人机的发展现状;分析了其目标搜索与任务规划、机载武器投放规划、攻击航迹快速生成、一站多机控制等关键技术;预测了侦察打击一体化无人机未来发展趋势;提出了侦察打击一体化无人机基于体系作战、实战检验和完善情报体系的发展建议。     

多目标时空同步协同攻击无人机任务分配与轨迹优化

针对复杂战场环境下分布式无人机对多目标协同打击任务,提出多目标攻击的任务分配与轨迹优化算法。建立典型多目标打击的任务场景和无人机模型;基于Delaunay三角形理论,以禁飞区为节点构建搜索地图;运用A^*算法实现威胁最小的单机路径搜索;在无人机动力学约束和能耗损失最小的基础上,引入时间调节因子,采用基于贝塞尔曲线的分布式无人机时空同步轨迹优化方法,得到对多目标同时打击的优化轨迹;设计轨迹跟踪控制器,对预规划轨迹进行跟踪仿真。仿真结果表明,多目标攻击的任务分配与轨迹优化方法能够对多目标实现多角度、时空同步、分布式协同打击,且对噪声及阵风等具有较强的抗干扰能力。     

未知环境下异构多无人机协同搜索打击中的联盟组建

为了提高多架异构无人机在未知环境下协同执行搜索打击任务时的效能,提出了一种未知环境下的异构多无人机协同搜索打击中的联盟组建方法,研究了实时性较高且适应于未知环境下的任务分配机制。以最小化目标打击时间和最小化联盟规模为优化指标,以满足同时打击和资源需求为约束条件,建立了联盟组建模型;为了提高联盟组建的实时性,提出了一种分阶次优联盟快速组建算法(MSOCFA)。算法复杂度分析说明了该算法是一个多项式时间算法,并且通过与粒子群优化算法进行仿真对比,验证了该算法具有较低的计算复杂度,满足实时性要求。为了使得多架无人机能自主协同完成搜索打击任务,设计了基于有限状态机(FSM)的多无人机分布式自主协同控制策略。仿真验证了未知环境下的异构多无人机协同搜索打击中的联盟组建方法的合理性和可行性。使用蒙特卡洛法验证了无人机数量和目标数量对联盟组建的影响,即无人机数量越多,目标数量越少,其平均任务完成时间越短。 为了提高多架异构无人机在未知环境下协同执行搜索打击任务时的效能,提出了一种未知环境下的异构多无人机协同搜索打击中的联盟组建方法,研究了实时性较高且适应于未知环境下的任务分配机制。以最小化目标打击时间和最小化联盟规模为优化指标,以满足同时打击和资源需求为约束条件,建立了联盟组建模型;为了提高联盟组建的实时性,提出了一种分阶次优联盟快速组建算法(MSOCFA)。算法复杂度分析说明了该算法是一个多项式时间算法,并且通过与粒子群优化算法进行仿真对比,验证了该算法具有较低的计算复杂度,满足实时性要求。为了使得多架无人机能自主协同完成搜索打击任务,设计了基于有限状态机(FSM)的多无人机分布式自主协同控制策略。仿真验证了未知环境下的异构多无人机协同搜索打击中的联盟组建方法的合理性和可行性。使用蒙特卡洛法验证了无人机数量和目标数量对联盟组建的影响,即无人机数量越多,目标数量越少,其平均任务完成时间越短。     

基于拥塞博弈的多无人机自主侦察任务规划

为解决通信中断时多无人机自主侦察任务规划的问题,提出一种基于拥塞博弈的分布式任务规划方法。 根据问题场景给出各无人机的侦察收益函数以及各子区域的社会福利函数,基于拥塞博弈,建立多无人机自主侦察 拥塞博弈模型,验证纯纳什均衡的存在性,给出多无人机自主侦察拥塞博弈的无政府状态代价和稳定状态代价的界 限,设计一种具有性能保证并且易于实现的策略更新规则,并通过蒙特卡罗方法进行模拟仿真实验。仿真结果验证 了该模型的适用性和策略更新规则的有效性。     

基于改进A*算法的多无人机协同战术规划

多无人机协同作战是未来无人机作战方式的重要发展趋势。为增强多无人机系统的任务执行能力,提高系统整体作战效能并实现高效资源分配和调度,提出一种基于改进A^*算法的多无人机协同战术规划方法。按照离线规划和重规划两方面,设计战役层和战术层的作战目标迭代优化方案;建立编队协同作战的数学模型,以编队成员间的时间协同和碰撞协同代价为变量,得到多约束条件下的综合编队目标函数;结合多层变步长搜索策略和单步扩展的搜索方式,基于改进A^*算法,用于求解复杂战场环境下的多无人机编队协同作战航路。分别利用改进A^*算法和传统A^*算法进行对比仿真实验。仿真结果表明,多无人机协同战术规划方法能够较好地完成作战任务,改进A^*算法能够获得更优的航路,从而验证了所提算法的有效性。     

多异构无人机覆盖搜索任务区域分配方法研究

针对多异构无人机协同覆盖搜索中的任务区域分配问题,提出了一种分析求解方法。首先,对机载传感器探测机理进行了分析,提出了一套UAV对地探测性能参数指标的整合、确定方法;其次,根据确定的性能参数在综合考虑编队整体航路代价和时效性代价的基础上建立了任务区域分配模型;最后,通过仿真校验了方法的有效性并得出了任务区域的面积分配结果。     

基于状态估计的多机编队保持技术研究

针对工程中通信带宽有限的情况,研究了基于TDMA网络的多无人机编队控制发散问题,通过将网络通信时延转变为具有时变异步时延的切换拓扑网络一致性收敛问题,设计了一种基于状态估计的多机编队控制协议。通过卡尔曼滤波器对通信时刻编队内无人机状态进行估计,解决了协议中状态信息时刻不一致导致的编队发散问题,适用于TDMA组网的大规模编队控制。最后数值仿真结果表明该控制协议能够有效抑制网络中异步时延对多机编队保持精度的影响,提高了多机协同编队保持控制的稳定性。     

栓系无人机光电侦察任务载荷控制系统

为实现栓系无人机快速精准地完成光电侦察任务,设计一套以数字信号处理器(digital signal processor,DSP)为控制核心,以三轴光纤陀螺实现视轴稳定的光电侦察任务载荷控制系统.介绍该系统的组成、工作原理、硬件原理框图以及电机选型计算方法,采用双速度环的控制模型实现高精度稳定控制.结果表明,该任务载荷控制系统的控制方法对提高无人机稳定瞄准和跟踪具有一定的工程参考价值.     

基于可拓学的无人机边境侦察巡逻能力评估

为解决无人机边境侦察巡逻能力有效评估问题,采用基于可拓学的原理物元分析方法,结合无人机在高 原边境的使用,分析影响无人机侦察巡逻能力的主要因素,选取恰当的指标参数,构建无人机侦察巡逻能力指标评 价模型,最终得到无人机所属效能等级。结果表明：该方法可较好地保证评估结果的客观性和完备性,能够对高原 环境下指挥员和操作手利用无人机侦察巡逻提供一定参考。     

基于混沌蚁群算法的集群无人机协同任务分配

针对无人机集群协同任务分配问题,以无人机集群完成所有任务的总航程和未完成任务数最小为优化目标,构建多目标的多任务分配数学模型,并提出基于混沌蚁群算法的优化方法对模型进行求解。借鉴混合算法能提高单一算法性能的思想,在集群任务分配问题中将混沌算法的遍历性、随机性和蚁群算法的信息素正反馈机制结合起来,并通过仿真实验验证所提方法的有效性和适用性。结果表明：基于混沌蚁群算法的集群无人机协同任务分配方法能够增强全局寻优能力,提高算法效率,为多无人机分配最优的任务序列。     

多平台舰舰导弹饱和攻击几个协同问题与模型

针对组织多平台舰舰导弹饱和攻击协同筹划难的问题,运用作战任务规划理论,划分舰艇编队协同任务层次,确定协同任务指标,给出协同约束条件。在此基础上,建立多平台舰舰导弹饱和攻击协同任务分配模型与舰舰导弹时间、空间和频率的协同模型。方案实例仿真结果表明了协同模型的可行性和有效性,可为指挥员组织反舰导弹协同饱和攻击提供决策参考。