基于智能体的无人机集群弹性均衡度量与仿真评估方法

无人机集群任务执行过程呈现分布式、多阶段、对抗性等特征,因蓄意攻击导致的持续性破坏事件时有发生。为确保任务执行,要求集群中的各飞行编队均具备一定弹性。然而,现有的度量方法难以有效描述长周期任务和持续性破坏特征下无人机集群能力均衡特征,基于此,本文拟给出一种新的度量与仿真评估方法。首先,提出一种面向任务的集群弹性均衡度量方法,通过任务过程描述,给出编队性能与任务需求度量,由此定义集群弹性均衡;然后,以建模框架、破坏行为以及重构行为模型为基础,建立一种基于智能体的无人机集群联合侦察任务模型,并通过仿真对弹性均衡度量进行评估;最后,以无人机集群执行联合侦察任务为例开展案例验证。仿真结果表明,所提出的度量与仿真评估方法可为无人机集群持续破坏下的能力设计提供支撑,保证无人机集群在任务中可靠、稳定运行。     

基于强化学习的无人机集群对抗策略推演仿真

无人机集群在军事战争、公共安全和商业领域的应用越来越广泛，但在复杂多变的对抗环境下，制定高效的策略仍然是一个挑战。为使无人机集群能够自主学习和适应对抗环境的变化，提高任务执行的效率和成功率，提出一种基于值分解的多智能体强化学习算法框架，在仿真平台模拟不同对抗场景下的无人机集群行为，通过强化学习算法，培养无人机集群在不同情境下做出决策的能力，以实现任务目标的最优化。讨论不同强化学习算法在无人机集群对抗策略中的应用和性能比较。实验结果表明，该算法在多种集群对抗环境下均表现出良好的效果，展现出其在军事无人机集群对抗中的有力支持。     

无人机集群任务规划与协同系统架构

针对无人机集群任务规划与协同控制面临的规模可扩展、任务多样化、指控互操作等新需求新挑战，界定了无人机集群任务规划与协同系统架构概念与内涵；从集群拓扑组织方式入手分析了集群任务规划与协同系统架构发展现状；在此基础上，提出了混合式无人机集群任务规划与协同系统架构设计方法，建立了分布式扁平化体系架构总体设计方法、自适应演化与自组织重构机制和事件驱动的协同触发机制。采用层次化设计思想，设计了系统底层控制层、高层控制层、协调层、通信层和人机交互层五层次结构。研究结果表明，相比于现有方法，提出的体系架构和设计方法充分考虑了单体间的组织方式、信息交互模式和互操作等集群间的基础性问题，为无人机集群任务规划与协同系统架构设计提供了理论支撑和设计参考。     

面向无人机集群不同自主性等级的通信需求研究

通信资源是制约无人机集群作战的重要因素，不同的自主性等级下，无人机集群的通信量不同。为了估计无人机集群不同自主性等级下的通信量，采用理论分析与建模仿真相结合的方法，在搜索机动目标的背景下对不同自主性等级的无人机集群的通信量进行估计。结合搜索机动目标的背景对无人机集群不同自主性等级下的通信行为进行建模，而后通过仿真实验得到通信量分布数据，采用平均值法和排队论法两种方法对通信量进行估计，并用统计复用的方法对排队论方法进行修正。结果表明：实时图像处理技术是最需要关注的无人机集群自主技术，带来的通信资源节约效益显著。在通信量估计的过程中，均值法反映了理想的情况，排队论法更能反映实际的情况。在多点接入、统计复用的情况下，采用修正后的排队论法能进行更准确的估计。     

基于ABMS的全光化无人机集群体系贡献率评估方法

为研究具有复杂地形的未知战场环境中的全光化无人机集群作战概念，提出基于智能体建模与仿真的全光化无人机集群效能和体系贡献率评估方法。根据全光化无人机集群作战特点建立评估指标体系，给出各作战单元的模块化Agent模型。对超低空巡逻打击任务开展仿真，分析全光化无人机感知性能、通信性能、集群规模和集群配置对集群生存率、任务完成率、战损比和体系贡献率的影响。研究结果表明：全光化无人机能为作战体系带来新能力，有效提升体系作战效能；集群规模越大、全光化无人机占比越高，则体系作战效能越强，但全光化无人机性能提升带来的贡献并不明显。     

切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制

研究了在切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制问题。基于一致性控制理论,对具有2阶积分特性的无人机集群设计了构型变换控制协议,为使无人机集群能够实现特定构型变换并保持特定速度,在控制协议中引入编队参考向量。给出了在通信拓扑切换情况下无人机集群实现特定构型变换并保持特定速度的充分必要条件。在通信拓扑图保持连通的条件下,利用Lyapunov稳定性理论证明了无人机集群系统稳定性,并利用代数黎卡提方程理论给出了控制协议中参数矩阵的设计方法。数值仿真结果验证了所设计的控制协议有效性。     

无人机集群智能涌现与演化建模论述

为研究无人机集群复杂性及智能生成机理,阐述无人机集群智能涌现与演化的概念及方法.针对无人机集群智能涌现的信息融合、在线任务规划、陌生环境下搜索与攻击优化和集群队形控制4个应用领域,论述其建模需求及原理,提出无人机集群智能演化的规则、算法和案例3个具体演化方向,并论述实现演化的建模途径,可对进一步研究无人机集群智能涌现和演化建模提供理论参考.     

任务合成在通信对抗无人机干扰任务分配中的应用

利用任务合成技术,对通信对抗无人机对地干扰任务分配进行了研究。建立了通信对抗无人机对地干扰任务合成概念模型,给出了通信对抗无人机对地干扰任务态势感知合成、任务计划评估决策合成、任务执行管理合成流程。     

基于GIS的无人机航迹系统的设计与实现

文中设计实现了一套功能较为完善的无人机航迹系统.该系统主要完成了航迹显示、任务规划、航程再现和数据分析四种工作模式.借助于地理信息系统(GIS)技术,导入矢量形式的电子地图,利用丰富的地理信息来辅助实现无人机航迹系统.为了使系统通信具有很高的实时性,采用了以太网通讯方式,实时从地面控制站获取飞机当前的位置信息,又向地面控制站发送航迹系统的规划信息.经过实际联调,系统运行良好,通信实时性很高,很好地完成了各部分功能.     

无人机蜂群技术发展研究

随着人工智能技术的不断发展,无人机蜂群在现代化战争中展现出巨大的作战效能和应用潜力。围绕无人机蜂群技术研究,介绍了国内外无人机蜂群的研究现状,从战略决策和战术执行两个角度构建海陆空无人机蜂群作战体系;同时,分析在该体系下无人机蜂群遂行的侦察监视、通信中继、信息对抗等6种职能任务。基于此,进一步深度剖析支撑三域作战的蜂群控制、网络通信等关键技术,对我国无人机蜂群在抗干扰、无人机反制等技术上的不足之处进行探讨,为未来无人机蜂群技术发展指明研究方向。     

物理层网络编码在无人机中继通信中的应用展望

无人机中继通信在现代战争中运用广泛,但当前采用的中继传输模式存在网络吞吐量低、信息传输延时大、信息容易被窃听等缺点。物理层网络编码作为一种新型传输技术,能够提升中继网络吞吐量、降低信息传输延时,在无人机中继通信中具有广阔的应用前景。介绍了无人机中继通信的应用场景,阐述了物理层网络编码的基本原理和优势,展望了物理层网络编码在无人机中继通信中的应用前景,分析了在工程应用中需要解决的难题。     

基于蚁群算法的无人机最短航路规划

为解决无人机在执行多航点任务过程中,由于航点数量较多而导致的多种飞行轨迹问题,提出一种仿生 蚁群觅食路径选择的无人机航点任务轨迹规划方法。介绍算法原理,计算信息点的信息素浓度,通过工蚁航点转换 规则和信息素浓度修改规则进行算法实现,并对其进行计算仿真和结果分析。仿真结果表明：该算法能够保证飞行 器以最短路径飞行完成所有航点任务,提高了无人机的任务执行效率,减少了控制系统的时间损耗,便于无人机编 队飞行系统的实现。     

美自主集群弹性战术网络项目发展分析

自主集群弹性战术网络项目是美空军实验室为无人机集群在激烈对抗环境下实现无人机之间协同的新型通信网络,计划在2022财年为自主集群提供组网能力。介绍了自主集群弹性战术网络项目的研究目标、研制周期、经费分配、研究内容以及拟采取方案,分析了项目间的相互影响,梳理并总结了与其它项目的关系。     

基于公共品博弈的无人机集群自主协同机制

无人机集群自主协同作战是未来战争的重要作战样式，自主协同机制研究有利于揭示无人机集群协同形成与演化规律，为无人机集群作战应用提供理论支撑。首先构建无人机集群信息交互网络，定义基于拓扑势的无人机交互等级。通过分析无人机集群自主协同与演化博弈的映射关系，建立基于公共品博弈的无人机集群演化博弈模型，设计基于交互等级的无人机集群总体期望收益函数、平均期望收益函数和愿景更新动态策略更新机制。利用马尔可夫链定量描述无人机集群演化过程，并理论推导了表征无人机集群演化博弈平稳分布的平均丰度函数。通过仿真验证基于公共品博弈的无人机集群自主协同机制的可行性和有效性，并分析选择强度、交互收益系数、增益因子与愿景水平等参数变化对无人机集群协同行为的影响，为无人机集群自主协同参数调控设计提供理论支持。研究结果表明：所提自主协同机制相较于提供点机制、惩罚机制能更大程度促进无人机集群合作涌现，为无人机集群自主协同理论向作战应用提供技术支持。     

一种无人机集群相对定位新方法及编队队形影响分析

针对无人机集群编队问题,提出一种无人机间相对定位方法。利用每架无人机上呈三角形配置的3个无线电收发装置,基于高精度载波相位测量技术,采用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法,实现对无人机位置、速度和姿态的同步求解;给出相对定位模型和具体的滤波实现算法,并对无人机集群在“线”“面”“体”等不同空间布局情况下的飞行状态进行估计和分析。结果表明：相比于“线”布局,“面”布局可显著提升定位性能,与“体”布局获得的效果无明显差异,说明在无人机集群定位系统中,合理配置观测几何能够有效提高相对定位精度;仿真算例表明,在良好观测几何的条件下,冗余观测数据可进一步提高系统稳定性。     

无人驾驶飞行器-现代军事装备的一个重要组成部分

简要介绍了无人机的用途和无人机执行海军任务时需解决的技术；为实现无人机之间的互操作，北约制订了标准协议，最后指出，作战无人机达到技术成熟还要经历一段时间。     

小型无人机发动机控制系统 CAN 总线通信技术

为了提高小型无人机发动机控制系统通信的实时性和可靠性,设计一种基于CAN总线通信的小型无人机机载设备通信系统.该系统采用响应式和分时式2种发送机制,设计一种基于PIC单片机的多ID CAN总线通信程序和同步时序,详细设计了发动机控制系统CAN总线通信的实现方法,并在发动机热试车和飞行试验中进行验证.试验结果表明:该系统设计合理,提高了发动机控制系统的通信速率,增强了抗干扰能力,满足发动机控制系统与机载各设备之间实时可靠通信的要求,可广泛应用在小型无人机通信系统中.     

垂直仪-20无人机

俄罗斯莫斯科电子(Злектрон)设计局研制的垂直仪-20(Вертикаль)无人机系统可用来执行超视距探测,无线电、气象、辐射和化学试剂探测,执行通信和中继任务并可对国土、重要工业企业、铁路枢纽、港口、管线和输电线实施监控。该无人机可配属海军舰队、民航船队和捕鱼船队,以便对海面和陆地实现24h监视。     

太阳能/氢能混合动力无人机及关键技术

太阳能/氢能混合动力无人机是一种以太阳能电池、氢燃料电池及蓄电池作为能源的适合执行低空长航时飞行任务的无人机。它采用混合动力系统驱动,避免了单一动力所带来的弊端,通过合理设计,将能够以较低成本实现电动无人机的低空长航时飞行。探讨了太阳能动力及燃料电池动力无人机目前的发展现状及存在的问题,提出了混合动力长航时无人机的概念,并总结了混合动力无人机发展的关键技术。     

无人驾驶飞行器——现代军事备装的一个重要组成部分

简要介绍了无人机的用途和无人机执行海军任务时需解决的技术；为实现无人机之间的互操作，北约制订了标准协议；最后指出，作战无人机达到技术成熟还要经历一段时间。