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复杂环境下无人集群系统自主协同关键技术

航空学报 2022年第10期43卷 325-357页

作者：向锦武董希旺丁文锐索津莉沈林成夏辉北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 清华大学自动化系北京100084 国防科技大学研究生院长沙410073 北京电子工程总体研究所北京100074

在高动态、不确定、资源受限等复杂环境下,无人集群系统执行协同区域搜索、集群优化调度等任务将会面临“感知—判断—决策—行动(OODA)”回路各个领域的挑战。为了提升无人集群系统的任务场景适应能力,必须突破复杂环境下无人集群系统... 详细信息

在高动态、不确定、资源受限等复杂环境下,无人集群系统执行协同区域搜索、集群优化调度等任务将会面临“感知—判断—决策—行动(OODA)”回路各个领域的挑战。为了提升无人集群系统的任务场景适应能力,必须突破复杂环境下无人集群系统自主协同关键技术。以复杂环境下大规模异构无人集群鲁棒自主协同理论为基础,探讨了复杂环境下无人集群系统自适应异构体系架构设计与建模方法,梳理了复杂环境下高维态势分布式感知与认知、可引导、可信任、可进化的智能决策、复杂环境下无人集群系统自主协同控制3个科学问题。首先综述了复杂环境下无人集群系统自主协同的研究进展;其次,分析了无人集群系统OODA任务回路面临的挑战;然后,初步梳理了复杂环境下无人集群系统自主协同涉及的各项关键技术及其进展;最后,给出了无人集群系统自主协同领域未来发展的思考。

关键词：无人集群系统异构体系架构分布式感知与认知智能决策与规划协同控制仿真应用验证

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用于多无人机广域目标搜索的扩展搜索图方法

系统工程与电子技术 2010年第4期32卷 795-798页

作者：彭辉苏菲沈林成解放军理工大学指挥自动化学院江苏南京210007 国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)广域目标搜索是协同控制的重要研究内容。针对传统搜索图在多平台协调控制上的不足,提出了基于数字荷尔蒙机制的扩展搜索图方法。将荷尔蒙的扩散传播机制引入到搜索图的更新中,建立了基于数字荷... 详细信息

多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)广域目标搜索是协同控制的重要研究内容。针对传统搜索图在多平台协调控制上的不足,提出了基于数字荷尔蒙机制的扩展搜索图方法。将荷尔蒙的扩散传播机制引入到搜索图的更新中,建立了基于数字荷尔蒙和目标确定度的混合信息结构,在此基础上,研究了基于滚动优化策略的实时路径规划方法。仿真结果表明,扩展搜索图比传统搜索图具有更好的多平台协调能力,是一种有效的多UAV广域目标搜索方法。

关键词：无人机广域目标搜索数字荷尔蒙扩展搜索图

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路径规划问题的商空间表达

自动化学报 1995年第6期21卷 713-719页

作者：沈林成常文森国防科大自动控制系

利用计算几何理论研究了非结构化环境中路径规划问题的商空间表达及其结构特征，并讨论了最优路径间的等价关系和商空间路径规划的基本思想，针对非结构化二值地形环境，设计了商空间构造的递归算法．该方法可以推广到ｎ维空间中．

关键词：路径规划商空间最优路径表 Voronoi图

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多基地多无人机协同侦察问题研究

航空学报 2007年第4期28卷 913-921页

作者：田菁沈林成国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

充分考虑侦察目标的侦察分辨率要求和侦察时间窗约束,以及位于不同基地的无人机(UAV)的侦察性能和可用数目,首次建立了更加贴近军事应用实际的多基地多UAV协同侦察问题(M-MUCRP)的数学模型,并提出了解决该模型的多基地多UAV协同侦察进... 详细信息

充分考虑侦察目标的侦察分辨率要求和侦察时间窗约束,以及位于不同基地的无人机(UAV)的侦察性能和可用数目,首次建立了更加贴近军事应用实际的多基地多UAV协同侦察问题(M-MUCRP)的数学模型,并提出了解决该模型的多基地多UAV协同侦察进化算法(M-MUCREA)。M-MUCREA的染色体数据结构有效地表达了问题的解,有利于交叉、变异等进化操作;充分利用与目标侦察分辨率要求以及目标位置和时间窗约束相关的启发信息,构造初始种群,避免进化过程收敛太慢;基于Pareto最优概念的选择算子确保解在多个目标上的有效优化;精英策略避免了丢失进化过程中产生的非劣解,加快算法收敛;变异和交叉算子在保证有效解的前提下,实现了解的多样性,避免了算法陷入局部最优。仿真实验验证了算法能够有效解决M-MUCRP。

关键词： UAV 协同侦察多目标优化多基地进化算法

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基于可变模板的文本倾斜检测

计算机工程 2003年第16期29卷 93-96页

作者：牛轶峰伯晓晨沈林成国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

在对文本扫描输入的过程中，文本图像不可避免地会发生倾斜，倾斜校正将为图文分割、文字识别等后续处理工作创造良好的条件。基于可变模板技术，提出一种新的倾斜检测方法。在构造表征扫描文本的可变模板和定义合适的能量函数的基础上... 详细信息

在对文本扫描输入的过程中，文本图像不可避免地会发生倾斜，倾斜校正将为图文分割、文字识别等后续处理工作创造良好的条件。基于可变模板技术，提出一种新的倾斜检测方法。在构造表征扫描文本的可变模板和定义合适的能量函数的基础上，采用遗传算法进行快速优化搜索。实验结果表明，该方法能够精确检测文本的倾斜角度，并且不受倾角大小和文字方向的影响，具有较强的抗噪声性和较快的收敛速度。

关键词：倾斜检测可变模板能量函数遗传算法

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单通道红外防空导弹图像解耦方法研究

宇航学报 2006年第B12期27卷 97-103页

作者：卜彦龙沈林成国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

针对单通道防空导弹导引头图像的弹旋解耦问题，提出采用图像解析算法进行弹旋软解耦的方法，可以使弹旋解耦不依赖于通常采用的陀螺等硬件装置。通过建立导弹与目标相对运动空间模型和成像模型，得出了耦合和解耦构成可逆过程的结论，... 详细信息

针对单通道防空导弹导引头图像的弹旋解耦问题，提出采用图像解析算法进行弹旋软解耦的方法，可以使弹旋解耦不依赖于通常采用的陀螺等硬件装置。通过建立导弹与目标相对运动空间模型和成像模型，得出了耦合和解耦构成可逆过程的结论，图像解析算法建立在互逆结论的基础上，将导弹旋转角速度的估计分为近似估计和精确补偿两个过程，并设计了角速度实时跟踪的解耦流程。仿真实验表明，图像解析算法进行弹旋解耦具有速度快，精度高等优点，其时延小于0．02s，误差小于0．005r／s，并有效的节约了解耦成本。

关键词：单通道导弹弹旋解耦相对运动成像模型图像解析算法

基于IMOPSO算法的多目标多聚焦图像融合

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电子学报 2006年第9期34卷 1578-1583页

作者：牛轶峰沈林成国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

目前的多聚焦图像融合方法对于融合模型的建立主要依赖于经验,其参数配置存在主观性.提出了一种基于IMOPSO算法的多目标多聚焦图像融合方法,简化了多聚焦图像融合模型,克服了参数配置对经验的依赖性.首先给出了多聚焦图像融合有效的评... 详细信息

目前的多聚焦图像融合方法对于融合模型的建立主要依赖于经验,其参数配置存在主观性.提出了一种基于IMOPSO算法的多目标多聚焦图像融合方法,简化了多聚焦图像融合模型,克服了参数配置对经验的依赖性.首先给出了多聚焦图像融合有效的评价指标,然后构造了统一的小波域多聚焦图像融合模型,最后以模型参数作为决策变量,采用IMOPSO算法进行多目标优化搜索.IMOPSO算法不但引入变异算子以避免早熟,而且引入拥挤算子,使Pareto优解尽可能均匀分布于Pareto前端,并采用一种新的自适应惯性权重提高寻优能力.实验结果表明,IMOPSO算法具有更快的收敛速度和更好的寻优能力,同时基于该算法的融合方法也实现了Pare-to最优多聚焦图像融合.

关键词：多聚焦图像融合多目标优化多目标粒子群算法离散小波变换

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自主车辆地形数据库和路径规划系统

自动化学报 1994年第3期20卷 375-378页

作者：沈林成常文森国防科技大学自动控制系

自主车辆地形数据库和路径规划系统沈林成，常文森（国防科技大学自动控制系长沙４１００７３）关键词地形数据库，地形模型，地形分析，路径规划１、引言地形数据库与路径规划系统ＴＤＢＲＰＳ（ＴｅｒｒａｉｎＤａｔａＢａｓｅａｎｄ... 详细信息

自主车辆地形数据库和路径规划系统沈林成，常文森（国防科技大学自动控制系长沙４１００７３）关键词地形数据库，地形模型，地形分析，路径规划１、引言地形数据库与路径规划系统ＴＤＢＲＰＳ（ＴｅｒｒａｉｎＤａｔａＢａｓｅａｎｄＲｏｕｔｅＰｌａｎｎｉｎｇＳｙｓｔ...

关键词：地形数据库路径规划车辆

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基于图像交叉分块的电子稳像算法

电子与信息学报 2007年第3期29卷 606-610页

作者：卜彦龙沈林成国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

该文提出一种基于图像交叉分块的电子稳像算法。该算法利用相邻两帧图像间存在相同特征的性质,首先通过对图像的交叉分块提取反映图像全局信息的特征点集合,然后根据运动模型建立能量函数,使相邻帧的特征点集合达到最佳匹配,同时获取全... 详细信息

该文提出一种基于图像交叉分块的电子稳像算法。该算法利用相邻两帧图像间存在相同特征的性质,首先通过对图像的交叉分块提取反映图像全局信息的特征点集合,然后根据运动模型建立能量函数,使相邻帧的特征点集合达到最佳匹配,同时获取全局运动参数,最后进行运动补偿以实现稳像目的。稳健的特征点与运动模型匹配相结合,能够有效地处理存在较大旋转和偏移的序列图像。通过强噪声实验表明,该算法具有较好的鲁棒性。

关键词：电子稳像图像交叉分块运动模型特征匹配