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使用高斯分布估计策略的改进樽海鞘群算法

系统工程与电子技术 2022年第7期44卷 2229-2240页

作者：汤安迪韩统徐登武周欢谢磊空军工程大学航空工程学院陕西西安710038 空军工程大学研究生院陕西西安710038 中国人民解放军94855部队浙江衢州324000

针对樽海鞘群算法在求解复杂优化问题时存在种群多样性减弱、易于陷入局部最优等不足,提出了一种使用高斯分布估计策略的改进樽海鞘群算法(salp swarm algorithm using elite pool strategy and Gaussian distribution estimation strat... 详细信息

针对樽海鞘群算法在求解复杂优化问题时存在种群多样性减弱、易于陷入局部最优等不足,提出了一种使用高斯分布估计策略的改进樽海鞘群算法(salp swarm algorithm using elite pool strategy and Gaussian distribution estimation strategy,GDESSA)。首先提出一种精英池选择策略,领导者位置在每次更新时随机从精英池中选择一个个体作为食物源,增强领导者的探索能力,丰富种群多样性。其次利用高斯分布估计策略对追随者公式进行改进,通过拟合优势群体信息,修正种群进化方向,增强算法的寻优能力。使用CEC2017测试函数对改进算法进行测试,并通过统计分析、收敛性分析、稳定性分析、Wilcoxon检验、Friedman检验、Iman-Davenport检验评估改进算法性能。仿真结果表明:本文提出的改进策略能有效提高算法性能;提出的改进算法相比其他算法,具有更快的收敛速度和更好的收敛精度。

关键词：樽海鞘群算法高斯分布估计精英池函数优化

基于LASSA算法的多无人机协同航迹规划方法

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系统工程与电子技术 2022年第1期44卷 233-241页

作者：韩统汤安迪周欢徐登武谢磊空军工程大学航空工程学院陕西西安710038 空军工程大学研究生院陕西西安710043 中国人民解放军94855部队浙江衢州324000

针对基本麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)在求解多无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)协同航迹规划问题时收敛精度不高,易于陷入局部最优等问题,提出了一种使用对数螺旋策略和自适应步长策略的SSA(logarithmic spiral s... 详细信息

针对基本麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)在求解多无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)协同航迹规划问题时收敛精度不高,易于陷入局部最优等问题,提出了一种使用对数螺旋策略和自适应步长策略的SSA(logarithmic spiral strategy and adaptive step size strategy of the SSA, LASSA)多UAV协同航迹规划方法。首先利用分层规划思想,先建立单UAV航迹规划模型,然后再建立时间协同多UAV航迹规划模型,将航迹规划问题转化为函数优化问题。其次,采用对数螺旋策略,扩大对周围空间的搜索,增强种群个体多样,并利用自适应步长策略,更好地控制开发和探索行为。最后,利用LASSA对提出的航迹规划模型进行求解。仿真结果表明,本文提出的LASSA能够在满足时间协同的条件下,规划出代价近似最优、符合约束的协同飞行航迹,证明了本文提出的基于LASSA的多UAV协同航迹规划方法的有效性和改进算法的优越性。

关键词：多无人机麻雀搜索算法对数螺旋策略航迹规划时间协同

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无人机自主空战战术决策仿真系统设计与实现

计算机工程与应用 2022年第21期58卷 272-278页

作者：唐上钦谢磊王渊聂光戍韩统空军工程大学航空工程学院西安710038

为满足无人机自主空战战术决策方法研究的需求,设计开发了一套用于战术决策算法验证的仿真系统。根据OODA空战理论提出了仿真系统的功能要求,设计了仿真系统的工作原理、多层次模块化的技术方案和各功能模型之间的数据交互关系。采用基... 详细信息

为满足无人机自主空战战术决策方法研究的需求,设计开发了一套用于战术决策算法验证的仿真系统。根据OODA空战理论提出了仿真系统的功能要求,设计了仿真系统的工作原理、多层次模块化的技术方案和各功能模型之间的数据交互关系。采用基于DDS的分布式仿真技术开发了仿真系统的整体架构,建立了无人机、雷达和导弹等核心模型,通过C++编程完成了仿真系统开发。实验结果表明,该仿真系统模块化程度高,数据交互的实时性和稳定性强,能够为无人机空战战术决策算法的开发和验证提供高效可靠的支撑。

关键词：无人机战术决策仿真系统设计开发算法验证

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基于规则的无人机集群飞行与规避协同控制

系统工程与电子技术 2016年第6期38卷 1374-1382页

作者：周欢赵辉韩统黄汉桥空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

针对已有方法在大规模集群系统控制方面的不足,提出一种基于规则的无人机集群系统飞行与规避自主协同控制方法。受群智能思想启发,定义集群内无人机成员的基本飞行规则,实现无人机集群正常飞行和队形重构,在此基础上,将规避动作作为一... 详细信息

针对已有方法在大规模集群系统控制方面的不足,提出一种基于规则的无人机集群系统飞行与规避自主协同控制方法。受群智能思想启发,定义集群内无人机成员的基本飞行规则,实现无人机集群正常飞行和队形重构,在此基础上,将规避动作作为一种新的飞行规则,通过设置相应的规则权重系数,建立整体和成员两种规避控制机制,最后基于线性反馈控制理论证明了无人机集群系统的稳定性。仿真结果表明,所提方法能够控制集群正常飞行并有效处理规避问题,同时具有良好的实时性。

关键词：无人机集群系统群智能规避协同控制

基于多目标MQABC算法的无人机协同任务分配

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华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第3期44卷 121-126页

作者：赵辉李牧东韩统黄汉桥空军工程大学航空航天工程学院西安710038

针对多无人机协同任务分配问题经过单目标简化后对决策处理存在片面性和主观性等问题,提出了一种利用多目标自适应快速人工蜂群算法对其进行处理的方法.首先,建立多目标无人机协同任务分配模型;其次通过建立外部种群的约束处理技术及重... 详细信息

针对多无人机协同任务分配问题经过单目标简化后对决策处理存在片面性和主观性等问题,提出了一种利用多目标自适应快速人工蜂群算法对其进行处理的方法.首先,建立多目标无人机协同任务分配模型;其次通过建立外部种群的约束处理技术及重置Harmonic平均距离循环策略对自适应快速人工蜂群算法(ABCSGQ)进行改进.另外通过定义自主决策准则引导多目标任务分配的方案选取.仿真实验结果表明:相比于多目标人工蜂群算法及非支配排序遗传算法,改进算法具有较好的分布性、收敛性及更高效的求解能力.

关键词：无人机多目标优化协同任务分配人工蜂群算法快速收敛

基于最优高斯随机游走和个体筛选策略的差分进化算法

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控制与决策 2016年第8期31卷 1379-1386页

作者：李牧东赵辉翁兴伟韩统空军工程大学航空航天工程学院西安710038

针对差分进化算法开发能力较差的问题,提出一种具有快速收敛的新型差分进化算法.首先,利用最优高斯随机游走策略提高算法的开发能力;然后,采用基于个体优化性能的简化交叉变异策略实现种群的进化操作以加强其局部搜索能力;最后,通过个... 详细信息

针对差分进化算法开发能力较差的问题,提出一种具有快速收敛的新型差分进化算法.首先,利用最优高斯随机游走策略提高算法的开发能力;然后,采用基于个体优化性能的简化交叉变异策略实现种群的进化操作以加强其局部搜索能力;最后,通过个体筛选策略进一步提高算法的探索能力以避免陷入局部最优.12个标准测试函数和两种带约束的工程优化问题的实验结果表明,所提出的算法在收敛速度、算法可靠性及收敛精度方面均优于EPSDE、Sa DE、JADE、BSA、Co Bi DE、GSA和ABC等算法,在加强算法探索能力的同时能够有效地提高算法的开发能力.

关键词：差分进化无约束优化约束优化高斯随机游走个体筛选

利用相位差变化率的机载无源定位跟踪改进算法

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电子与信息学报 2013年第1期35卷 68-73页

作者：李望西黄长强王勇韩统唐传林蚩军祥空军工程大学航空航天工程学院西安710038

为解决基于空频域信息的机载无源定位中高精度角速度参数难以获取的问题,论文利用相位差变化率对角速度的放大作用,通过2维相位干涉仪布局建立了一种新的无源定位观测模型,实现了对空中运动目标的定位。针对UKF(Unscented Kalman Filter... 详细信息

为解决基于空频域信息的机载无源定位中高精度角速度参数难以获取的问题,论文利用相位差变化率对角速度的放大作用,通过2维相位干涉仪布局建立了一种新的无源定位观测模型,实现了对空中运动目标的定位。针对UKF(Unscented Kalman Filter)滤波中误差协方差矩阵负定导致滤波不稳定的问题,引入平方根UKF滤波算法并进行改进,采用简化球形分布的SSUT(Simplex Spherical distribution Unscented Transform)变换进行Sigma点采样,通过减少采样点个数减小了滤波的计算量。仿真表明:在较低的参数测量精度条件下,新观测模型位置和速度跟踪误差降低,采用改进的平方根UKF算法能够在保证稳定跟踪的同时,提高算法效率。

关键词：机载无源定位空频域信息相位差变化率简化球形分布平方根UKF

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多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划

哈尔滨工业大学学报 2021年第6期53卷 128-137页

作者：李银通韩统聂光戍周欢赵辉空军工程大学航空工程学院西安710038

为提高无人作战飞机(Unmanned combat aerial vehicle,UCAV)协同实时航迹规划的实时性和可操作性,针对多架UCAV协同执行对地作战任务过程中的协同实时航迹规划问题,提出一种基于自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法(Sine cosine op... 详细信息

为提高无人作战飞机(Unmanned combat aerial vehicle,UCAV)协同实时航迹规划的实时性和可操作性,针对多架UCAV协同执行对地作战任务过程中的协同实时航迹规划问题,提出一种基于自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法(Sine cosine optimization algorithm with self-learning strategy and Lévy flight,SCASL)的多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划方法.首先,构建三维任务空间模型并根据UCAV平台性能设计了飞行速度、飞行高度、相对距离以及威胁规避等约束条件;其次,基于UCAV的三自由度运动学和动力学质点模型设计了协同实时航迹规划的决策变量;最后,根据UCAV作战使用战术原则构建了目标函数将协同实时航迹规划问题转化为优化问题,采用所提出的自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法对模型进行求解,并采用病毒搜索算法(Virus colony search,VCS)求解模型作为对比实验.仿真结果表明,同等条件下,VCS求解模型得到的仿真结果满足协同性要求但不满足实时性要求,SCASL求解模型得到的仿真结果满足实时性与协同性要求,验证了本文所提出的基于SCASL的多UCAV协同实时航迹规划方法的有效性与优越性.

关键词：无人作战飞机协同航迹规划实时三维航迹规划正弦余弦优化算法优化问题

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混沌多精英鲸鱼优化算法

北京航空航天大学学报 2021年第7期47卷 1481-1494页

作者：汤安迪韩统徐登武谢磊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94855部队衢州324000

针对无人机(UAV)的航迹规划问题,提出了一种基于混沌多精英鲸鱼优化算法(CML-WOA)的航迹规划方法。首先,在已知飞行环境下,建立3D飞行空间模型和航迹代价模型。通过引入罚函数,将有约束3D航迹规划问题转化为无约束多维函数优化问题,利用... 详细信息

针对无人机(UAV)的航迹规划问题,提出了一种基于混沌多精英鲸鱼优化算法(CML-WOA)的航迹规划方法。首先,在已知飞行环境下,建立3D飞行空间模型和航迹代价模型。通过引入罚函数,将有约束3D航迹规划问题转化为无约束多维函数优化问题,利用CML-WOA求解模型来获得最优航迹。其次,为克服WOA易陷入局部最优的缺陷,引入立方映射混沌算子改善初始种群,增强种群多样性,并通过自适应框架融入正余弦算法(SCA),利用多精英搜索策略有效地提高了算法开发能力和探索能力。最后,使用贪婪策略保证了收敛效率。通过20个基准函数测试和航迹规划仿真实验对提出的改进WOA进行验证。结果表明:所提算法相对其他算法,寻优性能明显提升,具有较强局部最优规避能力和更高的收敛精度与收敛速度;能够稳定快速地规划出代价最少、满足约束的安全可行的飞行航迹。

关键词：航迹规划鲸鱼优化算法(WOA) 混沌算子多精英搜索正余弦算法(SCA) 全局优化