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基于群智机理的集群防碰撞控制

航空学报 2020年第S02期41卷 161-170页

作者：姜龙亭魏瑞轩张启瑞王栋空军工程大学研究生院西安710038 空军工程大学航空工程学院西安710038 中国人民解放军95561部队日喀则857000

在执行作战任务以及民用中,无人机集群由于具备高可靠性和高效费比的特点而受到广泛关注;随着城市低空空域的开放,作战环境的动态复杂性剧增,对无人机集群防碰撞提出了严峻的挑战。针对无人机集群执行任务时的编队个体之间防碰撞以及遭... 详细信息

在执行作战任务以及民用中,无人机集群由于具备高可靠性和高效费比的特点而受到广泛关注;随着城市低空空域的开放,作战环境的动态复杂性剧增,对无人机集群防碰撞提出了严峻的挑战。针对无人机集群执行任务时的编队个体之间防碰撞以及遭遇突发障碍时的集群防碰撞问题,提出了基于群智机理的集群防碰撞控制方法。通过引入力学概念,设计了集群内部吸引力、排斥力以及编队构型力的模型;通过集群个体间的信息共享以及类脑知识发育,构建了基于群信息共享和类脑反射的无人机防碰撞模型。仿真结果表明:所提集群控制方法提高了集群的集结效率,而且在遭遇突发障碍时能够规避动态障碍,再次完成编队重构;群智机理的引入缩短了无人机集群面临突发障碍时的反应时间。

关键词：群智机理无人机集群防碰撞类脑反射无人机

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近距空战机动决策过程的高阶重构

系统仿真学报 2019年第10期31卷 2085-2092页

作者：寇雅楠姜龙亭王栋空军工程大学航空工程学院陕西西安710038 中国人民解放军95974部队河北沧州061000

针对空战过程中的机动决策重构问题,构造空战机动关键决策点提取模型。基于飞机实际飞行状态数据,通过引入物理学中的急动度概念,选取俯仰角、偏航角、横滚角和速度急动度4个指标,构建关键机动决策点评价指标体系,利用信息熵理论对相关... 详细信息

针对空战过程中的机动决策重构问题,构造空战机动关键决策点提取模型。基于飞机实际飞行状态数据,通过引入物理学中的急动度概念,选取俯仰角、偏航角、横滚角和速度急动度4个指标,构建关键机动决策点评价指标体系,利用信息熵理论对相关指标进行约简,获得综合评价值,然后按时间域划分机动区域,提取机动决策点,完成机动决策重构。通过空战训练中记录的客观数据对该方法进行验证,仿真结果表明,该方法获得机动决策点的重构结果与实际空战态势相符合,模型有效且具有一定的实用价值。

关键词：急动度信息熵空战机动决策高阶重构

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基于前景理论和VIKOR法的空战威胁评估

空军工程大学学报（自然科学版） 2020年第5期21卷 62-68页

作者：胡涛王栋黄震宇孙曜姜龙亭空军工程大学航空工程学院西安710038 95974部队河北沧州061000

针对当前空战威胁评估中未考虑决策者的认知局限、决策偏好难以确定,以及没有综合考虑个体遗憾和群体价值的问题,构建基于三参考点的前景理论和多准则折衷排序法的威胁评估模型。首先,根据待评方案之间的独立性,建立前景价值最大化规划... 详细信息

针对当前空战威胁评估中未考虑决策者的认知局限、决策偏好难以确定,以及没有综合考虑个体遗憾和群体价值的问题,构建基于三参考点的前景理论和多准则折衷排序法的威胁评估模型。首先,根据待评方案之间的独立性,建立前景价值最大化规划模型,计算指标权重,避免主观赋权法带来的不确定性;为了克服单纯采用指标平均值参考点带来的信息丢失和结果分辨率下降的问题,借鉴逼近理想解排序法,引入正负理想点作为参考点,采用模糊分析法确定决策者对不同参考点的偏好权重;最后为了平衡群体价值和个体遗憾,反映决策者主观偏好,结合前景价值,采用VIKOR法对目标进行威胁排序。威胁评估算例仿真验证了方法的可行性和有效性。

关键词：威胁评估决策偏好前景理论三参考点 VIKOR

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基于PCA的空战机动高阶重构与评估

电子测量与仪器学报 2020年第6期32卷 191-197页

作者：卞华棋王育辉王栋姜龙亭王衡空军工程大学航空工程学院西安710038 空军工程大学装备管理与无人机工程学院西安710051 中国人民解放军空军装备部驻合肥地区第一代表室合肥230031

针对空战机动的高阶重构与评估问题进行研究,以飞机的飞行状态数据为研究对象,通过引入急动度的概念,构建机动决策重构指标模型。为了减少主观的评价方法对评估结果的影响,通过引入物理学中的急动度理论,利用主成分分析法(PCA)确定各指... 详细信息

针对空战机动的高阶重构与评估问题进行研究,以飞机的飞行状态数据为研究对象,通过引入急动度的概念,构建机动决策重构指标模型。为了减少主观的评价方法对评估结果的影响,通过引入物理学中的急动度理论,利用主成分分析法(PCA)确定各指标权重,并获得综合评价值。然后构建机动决策点综合重构函数,提取机动决策点。结合态势函数及机动决策点对空战训练中记录的客观数据进行比对分析,仿真结果表明该方法提取的机动决策点符合空战实际,机动决策点的分类符合实际空战场景。

关键词：急动度主成分分析法空战机动高阶重构态势评估

基于改进MGM(1,N)轨迹预测的空战态势评估

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电光与控制 2020年第11期27卷 39-44,96页

作者：胡涛王栋姜龙亭胡智吴斌空军工程大学航空工程学院西安710038 中国人民解放军95974部队河北沧州061000

针对传统态势评估方法只考虑当前时刻静止态势,难以对整个空战态势情况进行评估和不具有预见性的局限,提出了一种基于改进MGM(1,N)轨迹预测的态势评估方法。首先,根据MGM(1,N)预测模型难以描述变量间线性关系的不足,建立了基于背景值优... 详细信息

针对传统态势评估方法只考虑当前时刻静止态势,难以对整个空战态势情况进行评估和不具有预见性的局限,提出了一种基于改进MGM(1,N)轨迹预测的态势评估方法。首先,根据MGM(1,N)预测模型难以描述变量间线性关系的不足,建立了基于背景值优化的改进MGM(1,N)预测模型;然后建立了基于非参量法的空战态势优势模型,用来定量描述各空战态势影响因素;利用灰色关联度计算各指标权重,考虑并建立了多时刻时序权重的计算方法。通过对实际空战数据进行仿真,改进方法的预测精度好于传统MGM(1,N)方法,态势评估结果不仅能够准确反映战场态势,而且能够有效反映空战态势的变化趋势,具备良好的预见性。

关键词：空战态势评估轨迹预测背景值优化优势函数灰色关联度

面向多机协同的Att-MADDPG围捕控制方法设计

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空军工程大学学报（自然科学版） 2021年第3期22卷 9-14页

作者：刘峰魏瑞轩丁超姜龙亭李天空军工程大学航空工程学院西安710051

多无人机对动态目标的围捕是无人机集群作战中的重要问题。针对面向动态目标的集群围捕问题,通过分析基于MADDPG算法的围捕机制的不足,借鉴Google机器翻译团队使用的注意力机制,将注意力机制引入围捕过程,设计基于注意力机制的协同围捕... 详细信息

多无人机对动态目标的围捕是无人机集群作战中的重要问题。针对面向动态目标的集群围捕问题,通过分析基于MADDPG算法的围捕机制的不足,借鉴Google机器翻译团队使用的注意力机制,将注意力机制引入围捕过程,设计基于注意力机制的协同围捕策略,构建了相应的围捕算法。基于AC框架对MADDPG进行改进,首先,在Critic网络加入Attention模块,依据不同注意力权重对所有围捕无人机进行信息处理;然后,在Actor网络加入Attention模块,促使其他无人机进行协同围捕。仿真实验表明,Att-MADDPG算法较MADDPG算法的训练稳定性提高8.9%,任务完成耗时减少19.12%,经学习后的围捕无人机通过协作配合使集群涌现出更具智能化围捕行为。

关键词：协同围捕强化学习 MADDPG 智能性涌现

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近距空战中战术动作的定量识别方法

电子测量与仪器学报 2019年第11期31卷 30-35页

作者：姜龙亭寇雅楠王栋黄震宇郭玉明空军工程大学航空航天工程学院西安710038 中国人民解放军95974部队沧州061000 中国人民解放军空军装备部装备保障大队北京100036

战术动作识别是战场态势评估与威胁估计的基础,为指挥员的战场决策提供了重要支撑。采用基本空战战术(BFM)动作库的控制思路对近距空战的战术动作进行建模,实现了对飞行模态的准确控制。针对动作识别时准确性不高的问题,建立关键参数与... 详细信息

战术动作识别是战场态势评估与威胁估计的基础,为指挥员的战场决策提供了重要支撑。采用基本空战战术(BFM)动作库的控制思路对近距空战的战术动作进行建模,实现了对飞行模态的准确控制。针对动作识别时准确性不高的问题,建立关键参数与动作之间的映射关系,运用互信息度的方法确定不同参数对战术动作的影响权重,进而通过最大相似法,定量计算识别出待测动作。以典型的战术动作--高速遥遥为例,运用MATLAB仿真模拟飞行过程,区别不同的飞行阶段,对各阶段参数进行定量计算,识别出不同阶段的基本战术动作,最后通过聚类融合识别出组合战术动作,识别结果与三维仿真一致表明所提方法具有一定的可行性。

关键词：战术动作识别 BFM库模型最大相似法互信息度高速遥遥

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基于空战环境认知的态势评估

电子测量与仪器学报 2019年第10期31卷 66-72页

针对现有的态势评估法存在忽略飞行员认知行为的问题,提出一种面向环境认知的态势评估模型。分析了航迹信息的序列性特点,利用当前采集到的航迹信息,通过自适应矩估计法优化的长短期记忆神经网络对敌方航迹预测,不仅提高了航迹预测的精... 详细信息

针对现有的态势评估法存在忽略飞行员认知行为的问题,提出一种面向环境认知的态势评估模型。分析了航迹信息的序列性特点,利用当前采集到的航迹信息,通过自适应矩估计法优化的长短期记忆神经网络对敌方航迹预测,不仅提高了航迹预测的精度,而且Adam优化算法动态调整学习率,避免了参数求解陷入局部最优,也在一定程度上提高了算法的收敛速度。通过模仿飞行员的认知行为,将航迹预测的态势信息纳入态势评估的内容,建立基于时间序列的态势评估模型,使态势评估结果更具合理性。采用空战训练中记录的数据进行仿真,结果表明所提方法的评估结果与空战实际相吻合。

关键词：环境认知航迹预测长短期记忆网络 Adam优化态势评估空战决策

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动态变权重的近距空战态势评估方法

电光与控制 2019年第4期26卷 1-5页

作者：姜龙亭寇雅楠王栋张彬超空军工程大学航空工程学院中国人民解放军95974部队中国人民解放军95356部队

针对空战态势评估中,常权求和带来的信息动态性不够灵活的问题,提出了动态变权重的近距空战态势评估方法。该方法在优势函数的基础上,加入空战能力指标,改进了评估指标体系;并且依据贝叶斯理论实时确定态势类型,综合空战态势变化特点,... 详细信息

针对空战态势评估中,常权求和带来的信息动态性不够灵活的问题,提出了动态变权重的近距空战态势评估方法。该方法在优势函数的基础上,加入空战能力指标,改进了评估指标体系;并且依据贝叶斯理论实时确定态势类型,综合空战态势变化特点,根据变权理论,动态调整评估指标权重。通过真实的空战数据仿真实验,验证了该方法在空战态势评估中的可行性和有效性。仿真结果表明,动态变权重的评估方法能够有效改善常权求和引起的信息动态性差的问题。

关键词：近距空战态势评估变权重贝叶斯理论优势函数