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面向突发灾害事件的应急效能评估方法

自然灾害学报 2012年第1期21卷 71-77页

作者：黄炎焱南京理工大学自动化学院江苏南京210094

通常在面临突发灾害情况下,难以迅速确定最佳救援方案,其中的重要原因是缺乏有效的决策支持。为此,提出了突发事件应急效能的概念,并建立了一个基于效用聚合的突发事件应急预案的效能评估方法。最后,以一个大地震灾害的想定为例,应用提... 详细信息

通常在面临突发灾害情况下,难以迅速确定最佳救援方案,其中的重要原因是缺乏有效的决策支持。为此,提出了突发事件应急效能的概念,并建立了一个基于效用聚合的突发事件应急预案的效能评估方法。最后,以一个大地震灾害的想定为例,应用提出的应急灾害效能评估方法,对多个应急预案进行了评估,评估结果合理可行。

关键词：应急预案评估方法应急效能效用函数

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基于改进势场法的移动机器人路径规划

兵工学报 2020年第10期41卷 2106-2121页

作者：孙鹏耀黄炎焱潘尧南京理工大学自动化学院江苏南京210094

针对传统势场法存在的路径不被识别、局部极小陷阱、振荡问题,提出适用于复杂障碍环境情况下机器人路径规划、结合多行为策略与可变影响范围的势场法。通过对障碍物影响范围做可变处理,消除问题共同必要条件,提前规避路径不识别、多障... 详细信息

针对传统势场法存在的路径不被识别、局部极小陷阱、振荡问题,提出适用于复杂障碍环境情况下机器人路径规划、结合多行为策略与可变影响范围的势场法。通过对障碍物影响范围做可变处理,消除问题共同必要条件,提前规避路径不识别、多障碍区导致的振荡、多障碍区导致的局部极小陷阱3个问题;采取新的步进与振荡分类方式,设计多行为行动策略,并给出各行为的准确起止条件,通过预判问题的共同表现形式以及起止条件的衔接进行行为切换,提前规避单障碍区导致的局部极小陷阱和单障碍区导致的振荡2个问题;基于数学仿真软件MATLAB平台的仿真结果验证所提方法在战场复杂障碍环境下的有效性与稳定性,与传统势场法、动态窗口法、A星算法、快速随机树算法的对比结果更突出了该方法的可行性与优越性。

关键词：机器人路径规划势场法路径不识别局部极小陷阱路径振荡可变影响范围多行为策略

基于OODA环的城市内涝灾害应急联动体系建模

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南京理工大学学报 2018年第2期42卷 234-242页

作者：王旭黄炎焱南京理工大学自动化学院江苏南京210094

针对目前我国城市内涝灾害频发,应急效率和应急水平亟待提高的问题,该文采用OODA环理论框架研究了城市内涝灾害及其应急流程。通过分析城市内涝灾害的形成机理,建立了城市内涝灾害描述模型,构建了基于复合OODA环的城市内涝灾害应急联动... 详细信息

针对目前我国城市内涝灾害频发,应急效率和应急水平亟待提高的问题,该文采用OODA环理论框架研究了城市内涝灾害及其应急流程。通过分析城市内涝灾害的形成机理,建立了城市内涝灾害描述模型,构建了基于复合OODA环的城市内涝灾害应急联动体系。在此基础上,利用随机Petri网对应急联动流程进行建模,验证了该体系的可行性。结果表明,该文理论方法对城市内涝灾害应急联动体系有指导意义。

关键词：城市内涝 OODA环应急联动 Petri网

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基于碰撞预测的无碰撞航路规划

系统工程理论与实践 2020年第4期40卷 1057-1068页

作者：陈天德黄炎焱王振华南京理工大学自动化学院南京210094

人工势场法作为路径规划的一种算法,由于其数学描述简洁且易于执行,所得路径较短且平滑,在许多工程领域中被广泛使用.由于势函数斥力作用仅考虑机器人与障碍物的距离,这就使航路规划在障碍物附近无差别的采取避碰措施,这就导致无谓避碰... 详细信息

人工势场法作为路径规划的一种算法,由于其数学描述简洁且易于执行,所得路径较短且平滑,在许多工程领域中被广泛使用.由于势函数斥力作用仅考虑机器人与障碍物的距离,这就使航路规划在障碍物附近无差别的采取避碰措施,这就导致无谓避碰行为的出现,极大影响航路规划的效率,且容易出现狭窄通道无法识别以及由周边多个障碍物的合斥力造成的局部极小值问题.针对无谓避碰行为,提出碰撞危险度评估模型和障碍物影响距离确定模型,针对局部极小值和航路点震荡问题,提出虚拟障碍物法和过滤震荡点法,以此构成基于碰撞预测的航路规划法.仿真结果表明该方法能够有效的避免无谓避碰行为,且无局部极小值和航路点震荡问题,所得路径也较短.

关键词：人工势场无谓避碰碰撞预测障碍物影响距离虚拟障碍物过滤震荡点

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基于势场增强烟花算法的二维全局路径规划

兵工学报 2024年第10期45卷 3499-3518页

作者：孙鹏耀黄炎焱王凯生南京理工大学自动化学院江苏南京210094

高质量路径是未来无人自主作战的重要前提,针对复杂障碍环境下路径规划问题,提出基于势场增强烟花算法(Potential-field Enhanced Fireworks Algorithm,PEFWA)的路径规划方法。建立规划空间模型与动态维数路径描述模型,设立包含可行性... 详细信息

高质量路径是未来无人自主作战的重要前提,针对复杂障碍环境下路径规划问题,提出基于势场增强烟花算法(Potential-field Enhanced Fireworks Algorithm,PEFWA)的路径规划方法。建立规划空间模型与动态维数路径描述模型,设立包含可行性因素与长度因素的目标函数,将路径规划问题转化为最优化问题;设计动态维数烟花初始化与维度增删操作,使相邻维度个体满足距离约束;提出基于障碍空间信息的爆炸幅度计算方法和连续维度选择方法,生成改进爆炸火花,提高全局搜索能力;引入势场引导策略,生成势场增强爆炸火花,让所选维度在合力方向上多次搜索,提高局部优化能力;采用交叉组合策略生成变异火花,并对超出规划空间的维度个体进行删减操作,提高多样性烟花高效产生能力;提出基于余弦相似度的双层锦标赛选择策略,提高烟花特征延续能力。采用相同基准函数,将PEFWA与烟花算法(Fireworks Algorithm,FWA)、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)进行对比。研究结果表明:PEFWA的优化性能更强;在相同复杂障碍环境下进行多次路径规划仿真实验,验证了PEFWA中各个模块的有效性,与PSO算法、GA、A*算法相比,PEFWA在规划成功率、路径长度、路径光滑度、结果鲁棒性等方面均有优势;PEFWA在二维全局路径规划问题上具有有效性与优越性。

关键词：全局路径规划烟花算法势函数动态维数交叉组合

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基于深度Q网络的无人车侦察路径规划

系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 3070-3081页

作者：夏雨奇黄炎焱陈恰南京理工大学自动化学院江苏南京210094

在城市战场环境下,无人侦察车有助于指挥部更好地了解目标地区情况,提升决策准确性,降低军事行动的威胁。目前,无人侦察车多采用阿克曼转向结构,传统算法规划的路径不符合无人侦察车的运动学模型。对此,将自行车运动模型和深度Q网络相结... 详细信息

在城市战场环境下,无人侦察车有助于指挥部更好地了解目标地区情况,提升决策准确性,降低军事行动的威胁。目前,无人侦察车多采用阿克曼转向结构,传统算法规划的路径不符合无人侦察车的运动学模型。对此,将自行车运动模型和深度Q网络相结合,通过端到端的方式生成无人侦察车的运动轨迹。针对深度Q网络学习速度慢、泛化能力差的问题,根据神经网络的训练特点提出基于经验分类的深度Q网络,并提出具有一定泛化能力的状态空间。仿真实验结果表明,相较于传统路径规划算法,所提算法规划出的路径更符合无人侦察车的运动轨迹并提升无人侦察车的学习效率和泛化能力。

关键词：深度强化学习无人侦察车路径规划深度Q网络

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基于虚拟障碍物法的无震荡航路规划

兵工学报 2019年第3期40卷 651-658页

作者：陈天德黄炎焱沈炜南京理工大学自动化学院江苏南京210094

人工势场法作为路径规划的一种算法,凭借其解算得到的平滑航路,特别适用于不够灵活的移动机器人、智能体的路径规划。由于人工势场法自身不可避免地存在局部极小值以及算法执行不可避免的离散化,导致航路点解算可能会陷入局部极小值陷... 详细信息

人工势场法作为路径规划的一种算法,凭借其解算得到的平滑航路,特别适用于不够灵活的移动机器人、智能体的路径规划。由于人工势场法自身不可避免地存在局部极小值以及算法执行不可避免的离散化,导致航路点解算可能会陷入局部极小值陷阱而进入死循环以及出现航路点震荡问题。针对局部极小值陷阱问题,提出改进型虚拟障碍物法;对虚拟障碍物位置的确定,引入了威胁区的概念,并提出了一个确定标准。针对航路点震荡问题,提出过滤震荡点法。仿真实验证明:改进型虚拟障碍物法能够有效地使陷入局部极小值陷阱的航路点解算,成功逃出陷阱;过滤震荡点法能够有效地消除震荡航路点,得到相对平滑的航路。

关键词：人工势场法局部极小值虚拟障碍物过滤震荡点平滑路径

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基于二重势函数法的集群航路规划

控制理论与应用 2021年第1期38卷 90-102页

作者：陈天德黄炎焱李琛南京理工大学自动化学院江苏南京210094

人工势场法由于其在构型组织能力上的不足,影响了该方法在集群航路规划上的应用,为此提出基于二重势函数法的集群航路规划法,通过第一重势能场形成集群到目标的可行路径,通过第二重势能场形成构型,从而实现集群航路规划.此外,针对人工... 详细信息

人工势场法由于其在构型组织能力上的不足,影响了该方法在集群航路规划上的应用,为此提出基于二重势函数法的集群航路规划法,通过第一重势能场形成集群到目标的可行路径,通过第二重势能场形成构型,从而实现集群航路规划.此外,针对人工势场法存在无谓避碰、陷阱问题等不足,通过引入碰撞危险度来确定障碍物影响距离以及虚拟障碍物,提出改进的人工势场法.所有改进措施均未改变简单且易于执行的传统势函数模型,为采用人工势场法实现集群航路规划提供了一种思路.仿真结果表明改进的人工势场法很好的克服了不足,所得路径也较为平滑,且以该方法为基础所构成的集群航路规划法在集群航路规划上具有较好的表现.

关键词：集群形成构型航路规划无谓避碰改进势场法二重势能场

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营区突发事件应急保障方案仿真推演评估方法

系统工程与电子技术 2022年第11期44卷 3433-3442页

作者：张寒黄炎焱耿泽张振南京理工大学自动化学院江苏南京210094

针对当前营区应对复杂突发事件情景下的应急指挥管理能力薄弱、应急方案效能难以量化评估决策的问题,提出了基于兵棋的营区突发事件应急保障方案的仿真推演评估方法。结合营区应急作战特点和兵棋要素技术,建立基于“情景-应对”应急模... 详细信息

针对当前营区应对复杂突发事件情景下的应急指挥管理能力薄弱、应急方案效能难以量化评估决策的问题,提出了基于兵棋的营区突发事件应急保障方案的仿真推演评估方法。结合营区应急作战特点和兵棋要素技术,建立基于“情景-应对”应急模式的营区突发事件机理形式化描述,采用案例推理方法将当前突发事件情景与历史案例库进行相似度对比分析,构建一套适合突发事件快速响应生成应急方案的方法。以H营区油料库及核燃料库遭敌特偷袭引发的突发事件为想定背景,采用兵棋方法开展对营区应急保障行动方案的仿真推演与效能评估,验证了突发事件应急方案快速评估方法的可行性,可为营区非常规突发事件应急决策提供重要的支持。

关键词：兵棋推演营区突发事件应急保障方案评估